KR100816122B1 - 이미지 형성 장치에서 사용하기 위한 클리닝 블레이드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고무 성분(1)으로서 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 및 충전제(2)로서 아연 디아크릴레이트, 아연 디메타크릴레이트, 메타크릴산, 산화아연 및 산화마그네슘 중 하나 이상을 함유하는 열경화성 엘라스토머 조성물을 몰딩함으로써 형성된, 이미지 형성 장치에서 사용하기 위한 클리닝 블레이드에 관한 것이다.

Description

이미지 형성 장치에서 사용하기 위한 클리닝 블레이드{CLEANING BALDE FOR USE IN IMAGE-FORMING APPARATUS}
도 1은 본 발명의 클리닝 블레이드가 장착된 칼라 이미지 형성 장치를 나타내는 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에서 클리닝 성능을 조사하는 방법을 설명하는 도면이다.
본 발명은 이미지 형성 장치에서 사용하기 위한 클리닝 블레이드, 더 구체적으로 고무 성분 및 그 내에 혼합된 충전제를 함유하는 열경화성 엘라스토머 조성물을 몰딩함으로써 형성된 클리닝 블레이드에 관한 것이다.
기록지로서 통상의 종이를 사용하는 정전 사진복사기에서, 복사 작업은 다음과 같이 이루어진다: 정전 전하가 방전에 의해 광수용체의 표면에 인가되고, 이미지는 상기 광수용체에 노출되어 그 상부에 정전잠상을 형성하고, 반대 극성을 가진 토너는 상기 정전잠상에 부착하여 상기 정전잠상을 현상하고, 토너 이미지는 기록지로 전이되고, 토너 이미지가 전이된 상기 기록지는 가압 가열되어 토너를 기록지 에 정착시킨다. 따라서, 다수의 기록지 시트 상에 원래 문서의 이미지를 순차적으로 복사하기 위해서는, 상기한 순서에 따른 과정에서 토너 이미지가 광수용체로부터 기록지로 전이된 후, 상기 광수용체의 표면상에 남아있는 토너를 제거할 필요가 있다. 토너를 제거하기 위한 방법으로서, 상기 광수용체의 표면과 접촉하는 클리닝 블레이드를 상기 광수용체의 표면에 압착하면서 미끄러지게 하는 클리닝 방법이 알려져 있다.
상기한 방법에서 사용된 이미지 형성 장치에서 사용하기 위한 종래의 클리닝 블레이드는 광수용체 상에 존재하는 분쇄된 토너 또는 변형되고 중합된 토너를 클리닝하기 위한 폴리우레탄 고무로 이루어져 있다. 상기 클리닝 블레이드는 내열성이 낮은 우레탄 고무로 이루어져 있으며, 따라서 토너를 클리닝하는 데 있어서 중요한 역할을 수행하는 클리닝 블레이드의 가장자리는 토너를 제거하는 데 있어서 기능을 제대로 발휘할 수 없는데, 그 이유는 상기 가장자리가 마모되어 둥글게 되기 때문이다. 우레탄 고무로 이루어진 상기 종래의 클리닝 블레이드는, 상기 클리닝 블레이드와 광수용체 사이의 접촉부에서의 압력(이하, 라인 압력이라고 칭한다)이 낮음에도 불구하고, 종래의 분쇄된 토너 또는 변형되고 중합된 토너를 클리닝할 수 있다. 그러한 이유로, 폴리우레탄 고무의 내마모성보다 뛰어난 내마모성을 보유한 재료는 개발되어 오지 않았다.
현재의 경향은 이미지 형성 장치의 에너지를 절약하고, 비용을 절감하며, 고품질의 이미지를 형성하는 것이다. 이러한 이유로 직경이 작은 구형의 중합된 토너가 개발되었다. 그 결과, 광수용체의 표면상에 남아있는 토너를 제거하는 것이 어 려웠다. 따라서, 토너의 클리닝은 불완전하게 수행되기 쉬운 상황이다. 폴리우레탄 고무로 이루어진 클리닝 블레이드와 광수용체 사이의 접촉부에서의 압력이 증가하는 경우, 마찰력은 커진다. 따라서, 클리닝 블레이드의 가장자리는 과도하게 마모되고, 폴리우레탄 고무로 이루어진 클리닝 블레이드의 경우 라인 압력을 증가시키는 것은 어렵다.
낮은 내열성 및 고온 영역에서 열등한 기계적 특성을 보유하는 폴리우레탄 고무로 이루어진 클리닝 블레이드의 상기한 문제점을 해결하기 위해, 수소화된 니트릴 고무 및 그 내에 미분산된 아연 디메타크릴레이트로 이루어진 중합체 알로이(polymer alloy)로 이루어진 클리닝 블레이드가 제안되었으며, 일본 특허 공개 제2003-248404호(특허문헌 1)에 개시되어 있다. 상기 특허문헌 1에는 클리닝 블레이드의 양쪽 표면을 스테인레스 강 호일로 코팅함으로써 이형 특성 및 인장 탄성 모듈러스를 개선시키는 것이 가능하다고 개시되어 있다.
그러나, 상기 특허문헌 1에 개시된 클리닝 블레이드는 고무 탄성을 보유하지 않은 비가황 고무로 이루어져 있다. 따라서, 고무 조성물이 클리닝 블레이드로 몰딩되는 경우, 그 표면상에 미세한 불규칙 부분이 형성되게 된다. 상기 미세한 불규칙 부분은 클리닝 블레이드의 클리닝 성능에 좋지않은 영향을 미친다. 마모는 클리닝 블레이드의 양쪽 표면으로부터 스테인레스 강 호일을 박리시키는 원인이 된다. 광수용체의 표면은 상기 스테인레스 강 호일의 입자에 의해 손상된다.
상기 특허문헌 1에서, 수소화된 니트릴 고무 내에 미분산된 아연 디메타크릴레이트의 양은 구체적으로 기재되어 있지 않다. 따라서, 아연 디메타크릴레이트의 양이 적절하지 못한 경우, 적합한 특성을 보유하는 클리닝 블레이드를 얻는 것은 불가능하다.
특허문헌 1
일본 특허 공개 제2003-248404호
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이다. 따라서, 본 발명의 목적은 클리닝 블레이드의 가장자리의 내마모성을 개선함으로써 작은 직경을 보유하는 구형의 중합된 토너를 클리닝하는 데 있어서 개선된 성능과 강화된 기계적 특성을 보유하는 클리닝 블레이드를 제공하는 데 있다.
상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 각각 고무 성분(1)으로서 아크릴로니트릴-부타디엔 고무를 함유하고, 충전제(2)로서 아연 디아크릴레이트, 아연 디메타크릴레이트, 메타크릴산, 산화아연 및 산화마그네슘 중 하나 이상을 함유하는 하기 (A), (B), (C) 및 (D) 중 어느 하나의 열경화성 엘라스토머 조성물을 몰딩함으로써 형성된 것인 클리닝 블레이드를 제공한다:
(A) 상기 고무 성분(1) 100 질량부와 상기 충전제(2)로서 상기 아연 디메타크릴레이트(2a) 또는 상기 메타크릴산과 상기 산화아연의 혼합물(2a) 5 질량부 내지 60 질량부를 혼합한 열경화성 엘라스토머 조성물;
(B) 상기 고무 성분(1) 100 질량부 내에 상기 충전제(2)로서 상기 아연 디메타크릴레이트가 분산된 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(1a) 10 질량부 내 지 75 질량부를 포함하는 열경화성 엘라스토머 조성물;
(C) 상기 고무 성분(1) 100 질량부 내에 카르복실기가 도입된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 또는 카르복실기가 도입된 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무가 상기 고무 성분(1) 100 질량부 내에 40 질량부 내지 100 질량부로 포함되고, 상기 고무 성분(1) 100 질량부 내에 상기 충전제(2)로서 상기 산화아연 또는 상기 산화마그네슘 0.1 질량부 내지 20 질량부가 혼합된 열경화성 엘라스토머 조성물; 및
(D) 상기 고무 성분(1) 100 질량부 내에 상기 충전제(2)로서 상기 아연 디아크릴레이트가 도입된 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(1b) 5 질량부 내지 60 질량부를 포함하는 열경화성 엘라스토머 조성물.
상기 충전제(2)로서 아연 디메타크릴레이트(2a) 또는 메타크릴산과 산화아연의 혼합물(2a) 5 질량부 내지 60 질량부가 상기 고무 성분(1) 100 질량부와 혼합된 상기 열경화성 엘라스토머 조성물 (A)을 사용함으로써, 공가교제로서 작용하는 상기 아연 디메타크릴레이트는 가교시 그래프트 중합 반응을 일으켜 미세한 구조를 형성한다. 생성된 열경화성 엘라스토머 조성물은 종래의 카본 블랙으로 강화된 열경화성 엘라스토머 조성물과 비교하는 경우 더 큰 기계적 특성을 보유하며 더 큰 내마모성을 보유한다.
상기 메타크릴산과 산화아연의 혼합물이 상기 아연 디메타크릴레이트와 혼합되는 대신에 상기 고무 성분(1)과 혼합되는 경우, 상기 엘라스토머 조성물 내에 형성된 상기 아연 디메타크릴레이트는 공가교제로서 작용할 수 있다.
상기 메타크릴산과 산화아연의 혼합물을 상기 고무 성분(1)과 혼합하는 경우, 상기 메타크릴산 대 산화아연의 혼합비는 2:1로 설정하는 것이 바람직하다. 그러나, 상기 메타크릴산은 항상 상기 산화아연과 반응하는 것은 아니다. 따라서, 상기 메타크릴산 대 상기 산화아연의 혼합비는 1:1로 설정하는 것이 일반적이다. 상기 메타크릴산과 상기 산화아연의 혼합물의 총 혼합량은 상기 고무 성분(1) 100 질량부에 대해 5 질량부 내지 60 질량부로 설정한다.
상기 아연 디메타크릴레이트 또는 상기 메타크릴산과 상기 산화아연의 혼합물의 양을 상기 고무 성분(1) 100 질량부에 대해 5 질량부 내지 60 질량부로 설정하는 이유는 다음과 같다: 상기 아연 디메타크릴레이트 또는 상기 메타크릴산과 상기 산화아연의 혼합물의 양을 상기 고무 성분(1) 100 질량부에 대해 5 질량부 미만으로 혼합하는 경우, 상기 아연 디메타크릴레이트의 공가교제 효과는 나타나지 않는다. 따라서, 생성된 열경화성 엘라스토머 조성물은 열악한 기계적 특성을 보유하여 과도한 마모가 발생할 우려가 있다. 한편, 상기 아연 디메타크릴레이트 또는 상기 메타크릴산과 상기 산화아연의 혼합물의 양을 상기 고무 성분(1) 100 질량부에 대해 60 질량부를 초과하여 혼합하는 경우, 즉 상기 아연 디메타크릴레이트 또는 상기 메타크릴산과 상기 산화아연의 혼합물의 과량이 혼합되는 경우, 생성된 엘라스토머 조성물은 경우에 따라 고무 혼련 장치에 의해 혼련될 수 없다. 따라서, 상기 아연 디메타크릴레이트 또는 상기 메타크릴산과 상기 산화아연의 혼합물의 양은 상기 고무 성분(1) 100 질량부에 대해 5 질량부 내지 50 질량부가 바람직하다.
상기 아연 디메타크릴레이트(2a) 또는 상기 메타크릴산과 상기 산화아연의 혼합물(2a)이 혼합된 상기 고무 성분(1)을 함유하는 열경화성 엘라스토머 조성물을 몰딩하는 대신에, 상기 클리닝 블레이드는 상기 고무 성분(1) 100 질량부 내에 상기 충전제(2)로서 아연 디메타크릴레이트가 포함된 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(1a) 10 질량부 내지 75 질량부를 함유하는 상기 열경화성 엘라스토머 조성물 (B)을 몰딩함으로써 형성할 수 있다.
즉, 상기 고무 성분(1)의 베이스 중합체로서 작용하는 상기 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(HNBR) 내에 상기 아연 디메타크릴레이트를 미분산시킴으로써, 상기 미분산된 아연 디메타크릴레이트는 가교시 그래프트 중합을 일어나게 하여 미세 구조를 형성한다. 따라서, 생성된 열경화성 엘라스토머 조성물은 강화된 기계적 특성을 보유한다.
상기 아연 디메타크릴레이트가 분산된 상기 수소호된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(1a)에서, HNBR 100 질량부와 상기 아연 디메타크릴레이트 91 질량부 내지 115 질량부를 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 아연 디메타크릴레이트 91 질량부 내지 115 질량부가 첨가된 HNBR로 이루어진 상기 고무 성분(1a) 10 질량부 내지 75 질량부를 상기 고무 성분(1) 100 질량부 내에 포함시키는 이유는 다음과 같다: 상기 고무 성분(1a)의 혼합량이 10 질량부 미만인 경우, 상기 고무 성분 100 질량부에 대해 상기 아연 디메타크릴레이트의 양은 5 질량부 미만이다. 이 경우, 상기 아연 디메타크릴레이트의 공가교 효과는 나타나지 않는다. 따라서, 생성된 열경화성 엘라스토머 조성물은 열악한 기계적 특성을 보유하여 과도한 마모가 일어날 우려가 있다. 한편, 상기 고무 성분(1a)의 혼합량이 75 질량부를 초과하는 경우, 상기 고무 성분(1) 100 질량부에 대한 상기 아연 디메타크릴레이트의 혼합량은 60 질량부를 초과하게 된다. 즉, 상기 아연 디메타크릴레이트의 양이 상기 고무 성분(1) 100 질량부에 대해 과량인 경우, 생성되는 열경화성 엘라스토머 조성물은 고무 혼련 장치에 의해 혼련될 수 없고, 미반응 물질이 적절치 못하게 분산되거나, 또는 응괴가 형성되어 생성된 열경화성 엘라스토머 조성물의 내마모성에 좋지않은 효과를 미치게 될 우려가 있다.
상기 아연 디메타크릴레이트가 미분산된, 상기 고무 성분(1)의 베이스 중합체로서 작용하는 HNBR로 이루어진 고무 성분(1a)의 혼합량은 상기 고무 성분(1) 100 질량부에 대해 30 질량부 내지 60 질량부로 설정하는 것이 바람직하다.
HNBR의 결합된 아크릴로니트릴의 양은 21 질량% 내지 46 질량%로 설정하는 것이 바람직하고, 이의 100℃에서 무니 점도(Mooney viscosity) ML1+4는 20 내지 160으로 설정하는 것이 바람직하다.
상기 고무 성분(1)의 베이스 중합체로서 작용하는 HNBR의 결합된 아크릴로니트릴의 양을 21 질량% 내지 46 질량%로 설정하는 이유는 다음과 같다: HNBR의 결합된 아크릴로니트릴의 양이 21 질량% 미만인 경우, 생성된 열경화성 엘라스토머 조성물은 열악한 기계적 특성을 보유하게 된다. 한편, HNBR의 결합된 아크릴로니트릴의 양이 46 질량%를 초과하는 경우, 생성된 열경화성 엘라스토머 조성물은 높은 유리 전이 온도 Tg를 보유하게 되고 따라서 낮은 온도 및 습도에서 클리닝 성능이 낮아지게 된다. 따라서, 상기 고무 성분(1)의 베이스 중합체로서 작용하는 HNBR의 결합된 아크릴로니트릴의 양은 100℃에서 21% 내지 44%가 더 바람직하다.
상기 고무 성분(1)의 베이스 중합체로서 작용하는 HNBR의 무니 점도 ML1+4를 100℃에서 20 내지 160으로 하는 이유는 다음과 같다: 상기 HNBR의 100℃에서 무니 점도 ML1+4가 20 미만인 경우, 생성된 열경화성 엘라스토머 조성물은 낮은 분자량과 낮은 내마모성을 보유하게 된다. 100℃에서 상기 무니 점도 ML1+4가 160을 초과하는 경우, 생성된 열경화성 엘라스토머 조성물은 과도한 분자량 분포를 보유하게 된다. 그 결과, 혼련 및 몰딩 작업을 수행하는 것이 어려워진다.
결과적으로, 상기 HNBR의 100℃에서 무니 점도 ML1+4는 40 내지 150으로 설정하는 것이 더 바람직하다.
상기 아연 디메타크릴레이트가 분산된 상기 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(1a)를 얻기 위해, 상기 아연 디메타크릴레이트를 상기 HNBR과 혼합한 후, 상기 아연 디메타크릴레이트는 HNBR 내로 혼합하고, 그 내에 미분산시킨다. 대안으로, 상기 메타크릴산과 산화아연을 상기 HNBR 내로 혼합하고 상기 HNBR 내에서 혼합함으로써 형성된 아연 디메타크릴레이트를 미분산시킬 수도 있다. 아연 디메타크릴레이트가 HNBR 내에 미분산된 시판되는 제품을 사용하는 것도 가능하다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 클리닝 블레이드는 상기 고무 성분(1) 100 질량부 내에 카르복실기가 도입된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 또는 카르복실기가 도입된 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무가 40 질량부 내지 100 질량부로 포함되고, 상기 고무 성분(1) 100 질량부 내에 상기 충전제(2)로서 상기 산화아연 또는 상기 산화마그네슘 0.1 질량부 내지 20 질량부가 혼합된 열경화성 엘라스토머 조성물 (C)을 몰딩하거나, 또는 상기 고무 성분(1) 100 질량부 내에 상기 충전 제(2)로서 상기 아연 디아크릴레이트가 도입된 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(1b) 5 질량부 내지 60 질량부를 포함하는 열경화성 엘라스토머 조성물 (D)을 몰딩함으로써 형성할 수 있다.
상기 열경화성 엘라스토머 조성물 (C)의 상기 카르복실기 도입된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 및/또는 상기 카르복실기 도입된 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무에서, 상기 아크릴산 또는 메타크릴산은 상기 아크릴로니트릴-부타디엔 고무의 제3 성분으로서 삼중합되며, 상기 카르복실기는 이의 측쇄 또는 말단 내에 도입된다.
하기 화학식 1은 상기 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(HNBR)의 화학 구조를 나타낸다. 하기 화학식 2는 상기 아크릴산(R=H) 또는 상기 메타크릴산(R=CH3)이 HNBR의 제3 성분으로서 삼중합되어 그 내로 카르복실기를 도입하는 HNBR의 화학 구조를 나타낸다.
Figure 112006093946584-pat00001
상기 식 중에서, n1 및 m1은 1 이상의 정수이다.
Figure 112006093946584-pat00002
상기 식 중에서, n2, m2 및 l2는 1 이상의 정수이며, R은 H 또는 메틸기(CH3)를 의미한다.
상기 화학식 2로부터 확인할 수 있는 바와 같이, 카르복실기 도입된 NBR 또는 카르복실기 도입된 HNBR에서, 산화아연 또는 산화마그네슘은 상기 카르복실기와 이온결합할 수 있다. 또한, 상기 카르복실기와 이온결합하는 상기 산화아연(아연 이온) 또는 상기 산화마그네슘(마그네슘 이온)은 또한 다른 주쇄의 카르복실기와 이온결합함으로써 유사 가교의 역할을 수행한다. 추가로, 상기 카르복실산의 수소결합의 도입으로 인해, NBR 또는 HNBR은 더 높은 강도를 보유하는 것이 가능해 진다.
상기 열경화성 엘라스토머 조성물 (C)에서, 카르복실기가 도입된 상기 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 또는 카르복실기가 도입된 상기 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무는 상기 고무 성분(1) 100 질량부 내에 40 질량부 내지 100 질량부의 양으로 도입된다. 카르복실기가 도입된 상기 아클릴로니트릴-부타디엔 고무 및/또는 카르복실기가 도입된 상기 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무가 상기 고무 성분(1) 100 질량부 내에 40 질량부 이하로 포함되는 경우, 가교 반응은 카르복실산에 의해서는 거의 일어나지 않는다. 따라서, 생성되는 열경화성 엘라스토머 조성물은 열악한 기계적 특성을 보유하게 될 우려가 있다. 결과적으로, 카르복실기가 도입된 상기 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 또는 카르복실기가 도입된 상기 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무는 상기 고무 성분(1) 100 질량부 내에 50 질량부 내지 100 질량부의 양으로 도입되는 것이 바람직하다.
상기 열경화성 엘라스토머 조성물 (C)에서, 충전제(2)로서 산화아연 및/또는 산화마그네슘은 0.1 질량부 내지 20 질량부의 양으로 상기 고무 성분(1) 100 질량부와 혼합된다.
상기 산화아연 및/또는 산화마그네슘이 0.1 질량부 미만의 양으로 상기 고무 성분(1) 100 질량부와 혼합되는 경우, 상기 가교 반응은 촉진되지 않는다. 따라서, 생성된 열경화성 엘라스토머 조성물은 열악한 기계적 특성을 보유하게 될 우려가 있다. 한편, 상기 산화아연 및/또는 산화마그네슘이 20 질량부를 초과하는 양으로 상기 고무 성분(1) 100 질량부와 혼합되는 경우, 반응 잔류물이 생성된다. 따라서, 생성된 열경화성 엘라스토머 조성물은 열악한 기계적 특성을 보유하게 될 우려가 있다. 결과적으로, 상기 산화아연 및/또는 상기 산화마그네슘은 1 질량부 내지 10 질량부의 양으로 상기 고무 성분(1) 100 질량부와 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 열경화성 엘라스토머 조성물 (C)의 카르복실기가 도입된 상기 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 및/또는 상기 열경화성 엘라스토머 조성물 (C)의 카르복실기가 도입된 상기 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무에서, 상기 카르복실기의 함량비는 0.5 질량% 내지 30 질량%가 바람직하고, 10 질량% 내지 20 질량%가 더 바람직하다.
상기 카르복실기의 함량비를 0.5 질량% 미만으로 설정하는 경우, 가교 반응성은 낮아진다. 따라서, 생성된 열경화성 엘라스토머 조성물은 열악한 기계적 특성을 보유하게 될 우려가 있다. 한편, 상기 카르복실기의 함량비를 30 질량%를 초과하도록 설정하는 경우, 상기 카르복실기는 과잉 반응한다. 따라서, 고무는 타고, 생성되는 열경화성 엘라스토머 조성물은 열악한 기계적 특성을 보유하게 될 우려가 있다.
상기 열경화성 엘라스토머 조성물 (C)의 카르복실기가 도입된 상기 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 및 카르복실기가 도입된 상기 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무로서, 공중합이 수행된 시판되는 제품을 사용할 수 있다. 예를 들어, 바이엘 컴퍼니 리미티드에서 제조하는 Krynac 시리즈 및 Therban 시리즈를 사용할 수 있다.
상기 열경화성 엘라스토머 조성물 (D)은 상기 고무 성분(1) 내에 아연 디아크릴레이트가 도입된 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(1b)를 함유한다. 아연 디아크릴레이트가 도입된 상기 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(1b)에서, 상기 아크릴산은 하기 화학식 3에서 확인할 수 있는 바와 같이 상기 아크릴로니트릴-부타디엔 고무의 제3 성분으로서 삼중합된다.
Figure 112006093946584-pat00003
상기 식 중에서, n3, m3 및 l3은 1 이상의 정수이다.
상기 화학식 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무와 아연 디아크릴레이트를 삼중합함으로써 아크릴산으로부터 생성된 비닐 기가 상기 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무의 측쇄 또는 말단 내로 도입된다. 비닐 기의 존재로 인해 가교 반응은 제3 성분인 상기 아연 디아크릴레이트와 다른 주쇄의 NBR 또는 HNBR 사이에서 안전하게 일어난다. 그 결과, 생성된 열경화성 엘라스토머 조성물은 개선된 내마모성을 보유하게 된다.
아연 디아크릴레이트가 도입된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(1b)로서, 공중합이 수행된 시판되는 제품을 사용할 수 있다. 예를 들어, 바이엘 컴퍼니 리미티드에서 제조하는 Therban(등록상표) 시리즈를 사용할 수 있다.
열경화성 엘라스토머 조성물 (D)에서, 아연 디아크릴레이트가 도입된 상기 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(1b)는 5 질량부 내지 60 질량부의 양으로 상기 고무 성분(1) 100 질량부 내에 포함된다. 상기 아연 디아크릴레이트 도입된 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(1b)가 상기 고무 성분(1) 100 질량부 내에 5 질량부 미만의 양으로 포함되는 경우, 가교 반응은 촉진되지 않는다. 따라서, 생성된 열경화성 엘라스토머 조성물은 열악한 기계적 특성을 보유할 우려가 있다. 한편, 상기 아연 디아크릴레이트 도입된 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(1b)가 상기 고무 성분(1) 100 질량부 내에 60 질량부를 초과하는 양으로 포함되는 경우, 반응 잔류물이 생성된다. 따라서, 생성된 열경화성 엘라스토머 조성물은 열악한 기계적 특성을 보유하게 될 우려가 있다. 결과적으로, 아연 디아크릴레이트가 도입된 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(1b)는 상기 고무 성분(1) 100 질량부 내에 5 질량부 내지 50 질량부의 양으로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 아연 디아크릴레이트가 충전제로서 도입된 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(1b)에서, 상기 아연 디아크릴레이트는 1 질량% 내지 60 질량%를 사용하는 것이 바람직하고, 1 질량% 내지 50 질량%를 사용하는 것이 더 바람직하다.
상기 아연 디아크릴레이트가 1 질량% 미만의 양으로 상기 아연 디아크릴레이트가 도입된 상기 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(1b) 내에 함유되는 경우, 가교 반응성은 낮아지게 된다. 따라서, 생성된 열경화성 엘라스토머 조성물은 열악한 기계적 특성을 보유하게 될 우려가 있다. 한편, 상기 아연 디아크릴레이트가 60 질량%를 초과하는 양으로 상기 아연 디아크릴레이트가 도입된 상기 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(1b) 내에 함유되는 경우, 반응 잔류물이 생성된다. 따라서, 생성된 열경화성 엘라스토머 조성물은 열악한 기계적 특성을 보유하게 될 우려가 있다.
상기 열경화성 엘라스토머 조성물 (C) 및 (D)는 다음과 같은 관점에서 상기 열경화성 엘라스토머 조성물 (A) 및 (B)와 상이하다.:
상기 열경화성 엘라스토머 조성물 (A) 및 (B)는 아크릴산, 메타크릴산, 산화금속, 예를 들어 산화아연 및 산화마그네슘, 아크릴산의 산화금속 및 메타크릴산의 산화금속을 이의 첨가제 및 이의 강화제로서 포함된다. 따라서, 상기 아크릴산 및 메타크릴산은 NBR 또는 HNBR의 주쇄와 반응하지 않으나, 미반응 물질로서 내부에 잔류하게 된다.
한편, 상기 열경화성 엘라스토머 조성물 (C) 및 (D)에서, 상기 아크릴산, 메타크릴산 또는 아연 디아크릴레이트는 NBR 및/또는 HNBR과 반응하여 카르복실기 또는 말단 비닐 기를 내부에 도입한다. 따라서, 상기 아크릴산 및 상기 메타크릴산은 미반응 잔류물로서 내부에 잔류하지 않는다.
또한, 상기 카르복실기 및 상기 비닐 기는 포지티브 반응성을 보유하며, 따라서 생성되는 열경화성 엘라스토머 조성물의 기계적인 강도와 내마모성을 크게 개선시킨다. 따라서, 열경화성 엘라스토머 조성물 (C) 및 (D)를 사용함으로써, 이미지 형성 장치에서 사용하기 위한 본 발명의 클리닝 블레이드는 그의 기계적 특성의 변화가 적으며, 따라서 매우 높은 기계적 강도 및 내마모성을 보유한다.
본 발명의 클리닝 블레이드로 몰딩될 열경화성 엘라스토머 조성물의 주 성분으로서 사용되는 고무 성분(1)으로서, 상기한 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(NBR) 이외에, 천연 고무(NR), 부타디엔 고무(BR), 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 이소프렌 고무(IR), 부틸 고무(IIR), 클로로프렌 고무(CR), 아크릴 고무(ACM, ANM), 에피클로로히드린 고무(ECO), 에틸렌 프로필렌 고무(EPR) 및 에틸렌-프로필렌-디엔 공중 합체 고무(EPDM)를 사용할 수도 있다. 이들 고무 성분들은 단독으로 사용할 수도 있고, 이들 중 2가지 이상의 성분들을 서로 혼합하여 사용할 수도 있다.
상기 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(NBR)는 카르보닐 기가 내부에 도입된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(HNBR), 카르복실기가 내부에 도입된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 카르복실기가 내부에 도입된 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 아연 디메타크릴레이트가 충전제(2)로서 분산된 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(1a) 및 아연 디아크릴레이트가 충전제(2)로서 도입된 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(1b)를 포함한다.
상기 열경화성 엘라스토머 조성물 (A) 및 (B)의 고무 성분(1)으로서 상기 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(NBR) 및/또는 상기 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(HNBR)를 사용하는 것이 바람직하다. 10%보다 더 적은 잔류 이중 결합을 보유 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(HNBR)를 사용하는 것이 특히 바람직하다.
NBR 또는 HNBR의 재료로서 사용된 NBR로서, 25 질량% 미만의 결합된 아크릴로니트릴의 양을 보유하는 저-니트릴 NBR, 25 질량% 내지 31 질량%의 결합된 아크릴로니트릴의 양을 보유하는 중-니트릴 NBR, 31 질량% 내지 36 질량%의 결합된 아크릴로니트릴의 양을 보유하는 중상-니트릴 NBR, 35 질량% 이상의 결합된 아크릴로니트릴의 양을 보유하는 상-니트릴 NBR 중 임의의 것을 사용하는 것이 가능하다. 상기 아연 디메타크릴레이트가 미분산된, 상기 고무 성분(1)의 베이스 중합체로서 작용하는, HNBR의 결합된 아크릴로니트릴의 양은 상기한 바와 같이 21 질량% 내지 46 질량%인 것이 바람직하다.
필요에 따라, 다른 고무를 상기 아크릴로니트릴-부타디엔 고무와 함께 사용 할 수 있다. 다른 고무로서, 상기 예시한 고무 중 임의의 고무를 사용할 수 있다. 다른 고무(고무 b)가 상기 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(고무 a)와 함께 사용되는 경우, 상기 고무 a의 혼합량은 상기 고무 성분(1)의 총합, 즉 100 질량부에 대하여 90 질량부 내지 50 질량부가 바람직하며, 90 질량부 내지 70 질량부가 더 바람직하며, 고무 b의 혼합량은 10 질량부 내지 50 질량부가 바람직하고, 10 질량부 내지 30 질량부로 사용하는 것이 바람직하다.
충전제(2)로서 상기 아연 디메타크릴레이트, 상기 메타크릴산과 상기 산화아연의 혼합물, 아연 디아크릴레이트, 산화아연 및 산화마그네슘 이외에, 본 발명의 클리닝 블레이드로 몰딩될 상기 열경화성 엘라스토머 조성물 (A) 내지 (D)는 공가교제, 가황 촉진제, 가황 촉진 보조제, 노화 방지제(age resistor), 고무 연화제, 강화제, 및 다른 종류의 첨가제를 포함하는 충전제(2b) 군으로부터 선택된 1종류 이상의 충전제를 충전제(2)로서 함유한다.
또한, 상기 열경화성 엘라스토머 조성물 (A) 내지 (D)는 황, 유기 황 함유 화합물, 유기 퍼옥사이드, 내열성 가교제 및 수지 가교제와 같은 가교제(3)를 함유한다.
클리닝 블레이드로 몰딩될 상기 열경화성 엘라스토머 조성물은 필수적으로 고무 성분(1), 충전제(2) 및 가교제(3)를 함유한다.
상기 충전제(2a) 이외에 상기 충전제(2b) 0.1 질량부 내지 20 질량부를 상기 고무 성분(1) 100 질량부와 혼합하고, 상기 가교제(3) 0.1 질량부 내지 30 질량부를 상기 고무 성분(1) 100 질량부와 혼합하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기한 바와 같이, 충전제(2)로서 미리 정해진 양의 아연 디아크릴레이트, 아연 디메타크릴레이트, 메타크릴산, 산화아연 및 산화마그네슘과 상기 고무 성분(1)을 혼합함으로써, 상기 아연 메타크릴레이트의 공가교 효과가 나타나 상기 열경화성 엘라스토머 조성물의 기계적 특성을 개선시킨다. 상기한 바와 같이, 상기 충전제(2b) 0.1 질량부 내지 20 질량부와 상기 고무 성분(1)을 혼합하는 것이 바람직하다. 상기 충전제(2b)의 혼합량이 0.1 질량부 미만인 경우, 상기 충전제(2b)는 강화 효과를 가진 열가소성 엘라스토머 조성물을 제공할 수도 없고, 따라서 열가소성 엘라스토머 조성물의 기계적 특성을 개선시킬 수 없다. 한편, 상기 충전제(2b)의 혼합량이 20 질량부를 초과하는 경우, 즉 상기 충전제(2b)가 과량으로 사용되는 경우, 열경화성 엘라스토머 조성물은 그의 기계적 특성에서 고 탄성 작용을 보유할 수 없다. 즉, 열경화성 엘라스토머 조성물은 높은 경도를 보유하고, 낮은 인장 신장을 보유하게 된다.
상기 가교제(3)의 혼합량을 0.1 질량부 내지 30 질량부로 설정하는 이유는 다음과 같다: 상기 가교제(3)의 혼합량이 0.1 질량부 미만인 경우, 가황 밀도가 작게 되고, 열경화성 엘라스토머 조성물이 만족할만한 특성을 구비하지 못할 우려가 있다. 한편, 상기 가교제(3)의 혼합량이 30 질량부를 초과하는 경우, 과량의 가교 반응으로 인해 열경화성 엘라스토머 조성물의 경도가 높아져 본 발명의 클리닝 블레이드가 광수용체를 손상시킬 우려가 있다.
상기 충전제(2)로서 사용된 상기 공가교제는 자체 가교하고, 고무 물질과 반응하여 그들을 가교시킴으로써 전체적인 엘라스토머 조성물을 중합성으로 만든다.
상기 공가교제로서, 메타크릴레이트 에스테르로 대표되는 에틸렌 불포화된 단량체 및 메타크릴산 또는 아크릴산의 금속 염; 다작용성 중합체; 및 디옥심을 사용하는 것이 가능하다.
에틸렌 불포화된 단량체로서, 다음과 같은 물질을 들 수 있다:
(a) 모노카르복실산, 예를 들어 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산 등.
(b) 디카르복실산, 예를 들어 말레산, 푸마르산, 이타콘산 등.
(c) 상기 (a) 및 (b)의 에스테르 또는 무수물.
(d) 상기 (a) 내지 (c)의 금속 염.
(e) 지방족 공역 디엔, 예를 들어 1,3-부타디엔, 이소프렌, 2-클로로-1,3-부타디엔 등.
(f) 방향족 비닐 화합물, 예를 들어 스티렌, α-메틸스티렌, 비닐톨루엔, 에틸 비닐벤젠, 디비닐벤젠 등.
(g) 헤테로시클릭 고리를 가진 비닐 화합물, 예를 들어 트리알릴 이소시아누레이트, 트리알릴 시아누레이트 및 비닐피리딘.
(h) 비닐 시아나이드 화합물, 예를 들어 메타크릴로니트릴 및 α-클로로아크릴로니트릴, 아크롤레인, 포밀스티롤, 비닐 메틸 케톤, 비닐 에틸 케톤 및 비닐 부틸 케톤.
상기 (c)의 "모노카르복실산의 에스테르"로서, 하기 물질들을 들 수 있다:
메타크릴산의 알킬 에스테르, 예를 들어 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, n-프로필 메타크릴레이트, i-프로필 메타크릴레이트, n-부틸 메타크릴레 이트, i-부틸 메타크릴레이트, n-펜틸 메타크릴레이트, i-펜틸 메타크릴레이트, n-헥실 메타크릴레이트, 시클로헥실 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 옥틸 메타크릴레이트, i-노닐 메타크릴레이트, tert-부틸 시클로헥실 메타크릴레이트, 데실 메타크릴레이트, 도데실 메타크릴레이트, 히드록시메틸 메타크릴레이트, 히드록시에틸 메타크릴레이트;
아크릴산의 아미노 알킬 에스테르, 예를 들어 아미노에틸 아크릴레이트, 디메틸아미노에틸 아크릴레이트, 부틸아미노에틸 아크릴레이트 등;
방향족 고리를 가진 메타크릴레이트, 예를 들어 벤질 메타크릴레이트, 벤조일 메타크릴레이트, 알릴 메타크릴레이트 등;
에폭시 기를 가진 메타크릴레이트, 예를 들어 글리시딜 메타크릴레이트, 메타글리시딜 메타크릴레이트, 에폭시시클로헥실 메타크릴레이트 등;
작용기를 가진 메타크릴레이트, 예를 들어 N-메틸올메타크릴아미드, γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란; 및
다작용기를 가진 메타크릴레이트, 예를 들어 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트 등.
상기 (c)의 "디카르복실산의 에스테르"로서, 반(1/2) 에스테르, 예를 들어 메틸 말리에이트(methyl maleate), 메틸 이타코네이트; 디알릴 프탈레이트, 디알릴 이타코네이트 등을 들 수 있다.
상기 (c)의 "불포화 카르복실산의 무수물"로서, 아크릴산의 무수물, 말레산의 무수물 등을 들 수 있다.
상기 (d)의 "금속 염"으로서, 불포화 카르복실산, 예를 들어 아크릴산, 메타크릴산, 말레산 및 푸마르산의 알루미늄 염, 칼슘 염, 아연 염 및 마그네슘 염을 들 수 있다.
본 발명에서 공가교제로서 바람직하게 사용될 수 있는 에틸렌 불포화 단량체로서, 다음과 같은 물질을 들 수 있다:
메타크릴산;
메타크릴산의 고급 에스테르, 예를 들어 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트(TMPT), 에틸렌 디메타크릴레이트(EDMA), 프로필렌 글리콜 디메타크릴레이트, 시클로헥실 메타크릴레이트, 알릴 메타크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴 메타크릴레이트 및 이소부틸렌 에틸렌 디메타크릴레이트;
메타크릴산 또는 아크릴산의 금속 염, 예를 들어 알루미늄 아크릴레이트, 알루미늄 메타크릴레이트, 아연 디아크릴레이트, 아연 디메타크릴레이트, 칼슘 아크릴레이트, 칼슘 메타크릴레이트, 마그네슘 아크릴레이트, 마그네슘 메타크릴레이트 등; 및
트리알릴 이소시아누레이트, 트리알릴 시아누레이트, 디알릴 프탈레이트, 디알릴 이타코네이트, 비닐 톨루엔, 비닐 피리딘 및 디비닐벤젠.
다작용성 중합체로서, 1,2-폴리부타디엔의 작용기를 이용하는 것들을 들 수 있다. 더 구체적으로, Buton 150, Buton 100, 폴리부타디엔 R-15, 디엔-35, Hystal-B2000 등을 들 수 있다.
상기 디옥심으로서, p-퀴논디옥심, p,p'-디벤조일 퀴논디옥심, N,N'-m-페닐 렌비스말레이미드 등을 들 수 있다.
본 발명에서, 상기 공가교제로는 아연 디메타크릴레이트는 주 공가교제로서 사용된다. 그러나, 다른 공가교제를 상기 아연 디메타크릴레이트와 함께 사용할 수 있다.
가황 촉진제로서, 무기 촉진제 및 유기 촉진제 둘 다 사용할 수 있다.
무기 촉진제로서, 소석회, 산화마그네슘, 산화티탄 및 리타지(litharge; PbO)를 사용할 수 있다.
유기 촉진제로서, 티우람(thiurams), 티아졸, 티오우레아, 디티오카르바메이트, 구아니딘 및 설펜아미드를 들 수 있다.
티우람으로서, 테트라메틸티우람 모노설파이드, 테트라메틸티우람 디설파이드, 테트라에틸티우람 디설파이드, 테르타부틸티우람 디설파이드 및 디펜타메틸렌티우람 테트라설파이드를 들 수 있다.
티아졸로서, 2-머캅토벤조티아졸, 디벤조티아질 디설파이드, N-시클로헥실 벤조티아졸, N-시클로헥실-2-벤조티아졸설펜아미드, N-옥시디에틸렌-2-벤조티아졸릴설펜아미드, N-tert-부틸-2-벤조티아졸릴설펜아미드 및 N,N-디시클로헥실-2-벤조티아졸릴설펜아미드를 들 수 있다.
티오우레아로서, N,N'-디에틸티오우레아, 에틸렌티오우레아 및 트리메틸티오우레아를 들 수 있다.
디티오카르바메이트의 염으로서, 아연 디메틸 디티오카르바메이트, 아연 디에틸 디티오카르바메이트, 아연 디부틸 디티오카르바메이트, 나트륨 디메틸 디티오 카르바메이트, 나트륨 디에틸 디티오카르바메이트, 구리 디메틸 디티오카르바메이트, 제2철 디메틸 디티오카르바메이트(III), 셀레늄 디에틸 디티오카르바메이트 및 텔레늄 디에틸 디티오카르바메이트를 들 수 있다.
구아니딘 촉진제로서, 디카테콜 보레이트의 디-o-톨릴 구아니딘, 1,3-디페닐 구아니딘, 1-o-톨릴비구아나이드 및 디-o-톨릴비구아나이드 염을 들 수 있다.
설펜아미드로서, N-시클로헥실-2-벤조티아졸릴 설펜아미드 등을 들 수 있다.
상기 가황 촉진제의 혼합량은 상기 고무 성분의 특성이 충분히 나타날 수 있도록 충분하여야만 한다. 본 발명에서, 상기 가황 촉진제의 혼합량은 상기 고무 성분 100 질량부에 대해 0 내지 3 질량부의 범위 내에서 선택된다.
본 발명에서 사용된 가황 촉진 보조제는 금속 산화물, 예를 들어 아연 백(zinc white); 지방산, 예를 들어 스테아르산, 올레산, 면 종자 지방산; 및 공지된 가황 촉진 보조제를 포함한다. 금속 산화물, 예를 들어 아연 백은 하기하는 강화제로서도 작용한다. 가소제로서, 프탈산, 아디프산, 세박산, 벤조산 등의 화합물을 들 수 있다. 더 구체적으로, 디부틸 프탈레이트(DBP), 디옥틸 프탈레이트(DOP), 트리크레실 포스페이트 (TCP) 등을 들 수 있다.
본 발명에서, 산화아연과 메타크릴산의 혼합물은 고무 성분(1)과 혼합함으로써 고무 내에서 아연 디메타크릴레이트를 형성하여 아연 디메타크릴레이트의 공가교 효과가 나타나도록 한다. 그러나, 산화아연 또는 금속 염 이외의 금속 산화물은 상기 고무 성분(1)과 혼합할 수 있다. 상기 금속 산화물 또는 금속 염의 혼합량은 상기 고무 성분(1) 100 질량부에 대하여 0 내지 30 질량부의 범위 내에서 선택할 수 있다.
상기 노화 방지제는 열화, 예를 들어 산화성 열화, 열 열화(heat deterioration), 오존 열화 및 피로 열화를 예방하기 위한 성분을 의미한다. 상기 노화 방지제는 아민 및 페놀로 구성되는 제1 노화 방지제; 및 황 함유 화합물 및 포스파이트로 구성되는 제2 노화 방지제로 분류된다. 상기 제1 노화 방지제는 여러 가지 중합체 라디칼에 수소를 제공하여 연쇄적인 자동 산화 반응을 정지시키는 기능을 수행한다. 상기 제2 노화 방지제는 히드록시 퍼옥사이드를 안정한 알콜로 변화시킴으로써 안정화 작용을 나타낸다.
최근, 이미지 형성 장치에서 사용하기 위한 클리닝 블레이드는 여러 가지 환경에 노출된다. 따라서, 노화로부터 클리닝 블레이드를 보호하기 위한 조치를 취할 필요가 있다. 중합체는 광수용체와 클리닝 블레이드 사이의 마찰에 의해 파괴된다. 상기 중합체의 파괴에 의해 생성된 라디칼은 자동 산화 반응을 촉진시킨다. 산화성 열화는 클리닝 블레이드의 마모를 촉진시킨다. 따라서, 클리닝 블레이드의 산화성 열화를 예방할 조치를 취해야 할 필요가 있다. 클리닝 블레이드는 고온 환경에 노출되기 때문에, 클리닝 블레이드의 열적 열화를 예방하는 조치를 취하는 것이 중요하다. 또한, 오존은 충전 메카니즘에 의해 생성되기 때문에, 클리닝 블레이드의 오존에 기인한 열화를 예방하기 위한 조치를 취하는 것이 중요하다. 따라서, 몇 가지 종류의 노화 방지제를 병용하면 상기한 산화성 열화, 열 열화, 오존 열화 및 피로 열화를 예방하는 것이 가능하다. 클리닝 블레이드의 가장자리의 산화성 열화에 기인한 마모를 예방하기 위해 노화 방지제를 상기 열가소성 엘라스토머 조성물 (1) 내에 혼합하는 것이 특히 중요하다.
노화 방지제로서, 아민, 페놀, 이미다졸 및 인 함유 물질, 및 티오우레아를 들 수 있다.
아민으로서, 페닐-α-나프틸아민, 2,2,4-트리메틸-1,2-디히드로퀴놀린 중합체, 6-에톡시-2,2,4-트리메틸-1,2-디히드로퀴놀린, p,p'-디옥틸디페닐아민, p,p'-디쿠밀디페닐아민, N,N'-디-2-나프틸-p-페닐렌디아민, N,N'-디페닐-p-페닐렌디아민, N-페닐-N'-이소프로필-p-페닐렌디아민 및 N-페닐-N'-1,3-디메틸부틸-p-페닐렌디아민을 들 수 있다.
본 발명에서 사용된 페놀은 2,6-디-tert-부틸-4-메틸 페놀; 스티렌화 메틸 페놀; 2,2'-메틸렌 비스 (4-에틸-6-tert-부틸 페놀); 2,2'-메틸렌 비스 (4-메틸-6-tert-부틸 페놀); 4,4'-부틸렌 비스 (3-메틸-6-tert-부틸 페놀); 4,4'-티오비스 (3-메틸-6-tert-부틸 페놀); 2,5-디-tert-부틸 히드로퀴논; 및 2,5-디-tert-아밀 히드로퀴논을 포함한다. 이미다졸로서, 2-머캅토벤즈이미다졸, 2-메캅토벤즈이미다졸의 아연 염 및 니켈 디부틸디티오카르바메이트를 들 수 있다.
다른 노화 방지제로서, 인 함유 물질, 예를 들어 트리스 (노닐 페닐) 포스파이트; 티오우레아, 예를 들어 1,3-비스(디메틸아미노프로필)-2-티오우레아, 트리부틸 티오우레아 등; 및 오존에 기인한 열화를 예방하기 위한 왁스를 사용할 수 있다.
상기 노화 방지제의 혼합량은 상기 고무 성분(1) 100 질량부에 대하여 0.1 질량부 내지 15 질량부로 설정하는 것이 바람직하다. 상기 노화 방지제의 혼합량을 상기 고무 성분(1) 100 질량부에 대해 0.1 질량부 내지 15 질량부로 설정하는 이유는 다음과 같다: 상기 노화 방지체의 혼합량이 0.1 질량부 미만인 경우, 상기 노화 방지제의 효과는 나타나지 않는다. 따라서, 생성된 열경화성 엘라스토머 조성물은 열악한 기계적 특성을 보유하고, 과도한 마모가 나타날 우려가 있게 된다. 한편, 상기 노화 방지체의 혼합량이 15 질량부를 초과하는 경우, 상기 노화 방지제는 과량의 혼합량으로 인해 분산이 적절하게 일어나지 않게 된다. 따라서, 생성된 열경화성 엘라스토머 조성물은 열악한 기계적 특성을 보유할 우려가 있게 된다.
상기 노화 방지제의 혼합량은 상기 고무 성분(1) 100 질량부에 대하여 0.5 질량부 내지 10 질량부로 설정하는 것이 더 바람직하다.
고무 연화제로서 프탈산, 이소프탈산, 아디프산, 세박산, 벤조산 및 인산의 유도체를 사용하는 것이 가능하다.
더 구체적으로, 디옥틸 프탈레이트(DOP), 예를 들어 디부틸 프탈레이트(DBP) 및 디-(2-에틸헥실) 프탈레이트; 디-이소-옥틸 프탈레이트(DIOP), 고급 알콜 프탈레이트, 디-(2-에틸헥실) 세바케이트, 폴리에스테르 아디페이트, 디부틸 디글리콜 아디페이트, 디(부톡시에톡시에틸) 아디페이트, 이소-옥틸-톨유 지방 에스테르, 트리부틸 포스페이트(TBP), 트리부톡시에틸 포스페이트(TBEP), 트리크레실 포스페이트(TCP), 크레실 디페닐 포스페이트(CDP) 및 디페닐 알칼을 들 수 있다.
상기 고무 연화제의 혼합량은 상기 고무 성분의 특성이 충분히 나타날 수 있도록 충분히 커야만 한다. 상기 고무 연화제의 혼합량은 상기 고무 성분 100 질량부에 대하여 0 내지 5 질량부의 범위 내에서 선택된다.
강화제로서, 상기 엘라스토머와 카본 블랙의 상호작용을 유도하기 위한 충전제로서 주로 사용되는 카본 블랙 이외에 무기 강화제, 예를 들어 화이트 카본(실리카 충전제, 예를 들어 무수 실리카 또는 습윤 실리카, 실리케이트, 예를 들어 마그네슘 실리케이트), 칼슘 카르보네이트, 마그네슘 카르보네이트, 마그네슘 실리케이트, 점토(알루미늄 실리케이트), 실란-개질된 점토 및 탈크; 및 유기 강화제, 예를 들어 쿠마론 및 인덴 수지, 페놀 수지, 고급 스티렌 수지 및 우드 밀(wood meal)을 사용할 수 있다.
강화 효과가 탁월하고, 비용이 저렴하며, 분산가능성 및 내마모성이 탁월한 카본 블랙으로서, SAF 카본(평균 입경: 18 nm 내지 22 nm), SAF-HS(평균 입경: 약 20 nm), ISAF 카본(평균 입경: 19 nm 내지 29 nm), N-339 카본(평균 입경: 약 24 nm), ISAF-LS 카본(평균 입경: 약 21 nm 내지 24 nm), I-ISAF-HS 카본(평균 입경: 약 21 nm 내지 31 nm), HAF 카본(평균 입경: 약 26 nm 내지 30 nm), HAF-HS 카본(평균 입경: 22 nm 내지 30 nm), N-351 카본(평균 입경: 약 29 nm), HAF-LS 카본(평균 입경: 약 29 nm), LI-HAF 카본(평균 입경: 약 29 nm), MAF 카본(평균 입경: 30 nm 내지 35 nm), FEE 카본(평균 입경: 약 40 nm 내지 52 nm), SRF 카본(평균 입경: 58 nm 내지 94 nm), SRF-LM 카본 및 GPF 카본(평균 입경: 49 nm 내지 84 nm)를 들 수 있다.
본 발명에서, 상기 열경화성 엘라스토머 조성물의 기계적 특성은 상기 아연 디메타크릴레이트 또는 상기 아연 디아크릴레이트의 공가교 효과에 기인하여 높은 정도로 개선시키는 것이 가능하기 때문에, 상기 열경화성 엘라스토머 조성물은 그 내부에 상기한 강화제를 함유할 필요가 없다. 그러나, 필요하다면 상기 고무 성분 100 질량부와 상기 강화제 0 내지 100 질량부를 혼합할 수 있다.
다른 첨가제로서, 아미드 화합물, 지방산, 지방산의 금속 염 및 왁스를 들 수 있다.
아미드 화합물로서, 지방산 아미드 화합물 및 방향족 아미드 화합물을 들 수 있다. 지방족 아미드 화합물의 지방산으로서, 올레산, 스테아르산, 에루크산, 카프로산, 카프릴산, 라우릴산, 미리스트산, 팔미트산, 아라키드산, 베헨산, 팔미톨레산, 에이코산산, 에루크산, 엘라이드산, 트랜스-11-에이코산산, 트랜스-13-도코산산, 리론산, 리놀렌산 및 리시놀레산을 들 수 있다. 지방족 아미드 화합물로서, 에틸렌-비스-에루크산 아미드, 에틸렌-비스-올레산 아미드, 에틸렌-비스-스테아르산 아미드, 올레산 아미드, 스테아르산 아미드, 에루크산 아미드 및 베헨산 아미드를 사용하는 것이 바람직하다. 올레산 아미드, 스테아르산 아미드 및 에루크산 아미드가 특히 바람직하다.
지방산으로서, 라우릴산, 스테아르산, 팔미트산, 미리스트산 및 올레산을 들 수 있다. 상기 지방산의 금속 염을 형성하기 위해, 상기 지방산은 라우릴산, 스테아르산, 팔미트산, 미리스트산 및 올레산을 사용할 수 있다. 상기 금속은 아연, 철, 칼슘, 알루미늄, 리튬, 마그네슘, 스트론튬, 바륨, 세륨, 티탄, 지르코늄, 납 및 망간을 사용할 수 있다.
왁스로서, 파라핀 왁스, 몬탄 왁스 및 아미드 왁스를 들 수 있다.
이들 첨가제의 혼합량은 상기 고무 성분의 특성이 충분히 나타날 수 있도록 충분히 커야만 한다. 본 발명에서, 상기 고무 성분 100 질량부에 대하여 상기 첨가제의 혼합량은 필요에 따라 0 내지 10 질량부의 범위 내에서 선택된다.
본 발명의 클리닝 블레이드를 구성하는 상기 열경화성 엘라스토머 조성물에서 사용하기 위한 가교제(3)로서, 상기한 바와 같이 황, 유기 황 함유 화합물, 유기 퍼옥사이드, 내열성 가교제 및 수지 가교제가 사용된다.
상기 황은 회수된 황을 사용을 위해 미세한 분말 형태로 분쇄함으로써 사용된다. 개선된 분산성을 보유하는 표면 처리된 황을 적절하게 사용할 수 있다. 또한, 불용성 황을 사용하여 가황된 고무가 응괴되는 것을 예방할 수 있다.
유기 황 함유 화합물로서, N,N'-디티오비스모르폴린, 디페닐 디설파이드, 펜타브로모디설파이드, 펜타클로로티오페놀 및 아연 펜타클로로티오페놀레이트 등을 들 수 있다.
유기 퍼옥사이드로서, 벤조일 퍼옥사이드, 1,1-디-(tert-부틸 퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산, 2,5-디메틸-2,5-디-(벤조일퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디-(벤조일 퍼옥시)-3-헥센, 2,5-디메틸-2,5-디-(tert-부틸 퍼옥시)헥산, 디-tert-부틸 퍼옥시-디-이소프로필벤젠, 디-tert-부틸 퍼옥사이드, 디-tert-부틸퍼옥시벤조에이트, 디쿠밀 퍼옥사이드, tert-부틸 쿠밀 퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디-(tert-부틸 퍼옥시)-3-헥센, 1,3-비스(tert-부틸 퍼옥시이소프로필)벤젠, n-부틸-4,4-비스(tert-부틸 퍼옥시)발레레이트, p-클로로벤조일 퍼옥사이드, 2,4-디클로로벤조일 퍼옥사이드, tert-부틸 퍼옥시이소프로필 카르보네이트, 디아세틸 퍼옥사이드, 라우로일 퍼옥사이드를 들 수 있다.
본 발명에서 사용되는 내열성 가교제는 1,3-비스(시트라콘이미드 메틸)벤젠, 헥사메틸렌-1,6-나트륨 비스티오설페이트·디히드레이트, 1,6-비스(디벤질티오카르바모일 디설파이드)헥산을 들 수 있다.
수지 가교제로서, 알킬페놀 수지 또는 브롬화 알킬페놀 포름알데히드 수지, 예를 들어 TACKROL 201(다오카 케미칼 인더스트리 컴퍼니 리미티드에서 제조함), TACKROL 250-III(다오카 케미칼 인더스트리 컴퍼니 리미티드에서 제조함) 및 Hitanol 2501(히다치 케미칼 컴퍼니 리미티드에서 제조함)을 들 수 있다.
상기 가교제의 혼합량은 상기 고무 성분의 특성을 충분히 나타낼 수 있도록 충분히 커야만 한다. 상기 고무 성분 100 질량부에 대한 상기 가교제의 혼합량은 0.1 질량부 내지 30 질량부의 범위 내에서 선택된다.
상기 열경화성 엘라스토머 조성물로 이루어진 본 발명의 클리닝 블레이드는 고무 혼련 장치, 예를 들어 단일 스크류 압출기, 1.5 스크류 압출기, 트윈 스크류 압출기, 오픈 롤, 혼련기, 밴버리 혼합기 또는 가열된 롤러를 이용하여 상기 성분들을 서로 혼합함으로써 얻어진다.
상기 성분들의 혼합 순서에 특별한 제한은 없으며, 상기 성분들은 모두 함께 혼련 장치 내로 공급하는 것도 가능하다. 또한, 상기 성분들의 일부분을 혼련 장치에 공급하고, 그들을 혼련하여 혼합물을 얻고, 상기 혼합물에 남아있는 성분들을 첨가하고, 혼련 작업을 재수행하는 것도 가능하다. 상기 고무 성분(1)과 상기 충전제(2)를 혼련하여 혼합물을 얻고, 상기 혼합물에 상기 가교제(3)를 첨가하고, 이어서 혼련 작업을 재수행하는 것도 가능하다.
이미지 형성 장치에서 사용하기 위한 본 발명의 클리닝 블레이드는 압축 몰딩 또는 사출 몰딩과 같은 공지된 몰딩 방법을 이용하여 상기 열경화성 엘라스토머 조성물을 몰딩함으로써 수득한다.
상기한 바와 같은 방식으로 수득한 본 발명의 클리닝 블레이드는 10 MPa 이상의 인장 강도를 보유하는 것이 바람직하다. 상기 클리닝 블레이드가 10 MPa 미만의 인장 강도를 보유하는 경우, 상기 클리닝 블레이드는 깨지기 쉽고, 과도하게 마모된다. 상기 클리닝 블레이드의 인장 강도는 약 20 MPa이 바람직하다.
이미지 형성 장치에서 사용하기 위한 본 발명의 클리닝 블레이드의 부피 팽창률은 200% 이하가 바람직하다. 상기 클리닝 블레이드의 부피 팽창률을 200%가 넘게 설정하는 경우, 고무 탄성을 가진 클리닝 블레이드를 제공하는 것은 불가능하다. 상기 클리닝 블레이드의 부피 팽창률은 약 150%로 설정하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 효과를 기술한다. 상기한 바와 같이, 이미지 형성 장치에서 사용하기 위한 본 발명의 클리닝 블레이드는 고무 성분(1)으로서 각각 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 및 충전제(2)로서 아연 디아크릴레이드, 아연 디메타크릴레이트, 메타크릴산, 산화아연 및 산화마그네슘 중 하나 이상을 함유하는 상기 열경화성 엘라스토머 조성물 (A), (B), (C) 및 (D) 중 임의의 하나인 열경화성 엘라스토머 조성물을 몰딩함으로써 형성된다. 아연 디메타크릴레이트 및 아연 디아크릴레이트의 공가교 효과로 인해, 상기 아연 디메타크릴레이트 및 아연 디아크릴레이트는 가교시 그래프트 중합 반응이 일어나게 하여 미세 구조를 형성한다. 생성된 열경화성 엘라스토머 조성물은 카본 블랙으로 강화된 종래의 열경화성 엘라스토머 조성물 보다 더 높은 기계적 특성과 개선된 내마모성을 보유한다. 따라서, 본 발명의 클리닝 블레이드는 작은 직경을 보유하는 중합된 구형 토너를 클리닝하는 데 있어서 탁월한 성능을 나타낸다.
상기 열경화성 엘라스토머 조성물 (C) 및 (D)는 아크릴로니트릴-부타디엔 고부로 이루어져 있고, 상기 열경화성 엘라스토머 조성물 (C)는 그의 측쇄 내에 도입된 카르복실기를 보유하고 있고 상기 열경화성 엘라스토머 조성물 (D)는 그의 측쇄 내에 말단 비닐기를 보유하고 있기 때문에, 상기 고무 성분의 측쇄는 가교 반응을 수행할 수 있다. 따라서, 상기 열경화성 엘라스토머 조성물 (C) 및 (D)로 이루어진 클리닝 블레이드는 높은 정도로 개선된 기계적 특성 및 내마모성을 보유한다. 따라서, 본 발명의 클리닝 블레이드는 작은 직경을 보유하는 중합된 구형 토너를 클리닝 하는 데 있어서 탁월한 성능을 보유한다.
바람직한 구체예의 상세한 설명
이하, 도면 부호를 참조하여 이미지 형성 장치에서 사용하기 위한 본 발명의 클리닝 블레이드의 구체예를 기술한다.
도 1은 본 발명의 클리닝 블레이드(20) 및 상기 클리닝 블레이드(20)가 장착된 이미지 형성 장치를 나타낸다.
상기 클리닝 블레이드(20)는 접착제를 이용하여 지지 부재(21)에 결합된다. 상기 지지 부재(21)는 강성 금속, 탄성 금속, 플라스틱 또는 세라믹으로 이루어져 있다. 상기 지지 부재(21)는 금속으로 제조하는 것이 바람직하며, 무크롬(chrome-free) SECC로 제조하는 것이 더 바람직하다.
상기 클리닝 블레이드(20)와 상기 지지 부재(21)를 서로 결합하기 위한 접착제로서, 폴리아미드 또는 폴리우레탄 핫 멜트 접착제 및 에폭시 또는 페놀 접착제가 사용된다. 핫 멜트 접착제를 사용하는 것이 바람직하다.
도 1에 나타낸 칼라 이미지 형성 장치는 하기하는 바와 같은 과정에 따라 이미지를 형성한다.
먼저, 광수용체(12)는 도 1에서 화살표로 나타낸 방향으로 회전한다. 상기 광수용체(12)는 하전 롤러(11)에 의해 하전된 후, 레이저(17)는 거울(16)을 경유하여 상기 광수용체(12)의 비 이미지 형성 부분을 노출시킴으로써 상기 비 이미지 형성 부분을 탈정전화(destaticizing)한다. 이때, 이미지 형성 부분에 상응하는 상기 광수용체(12)의 부분은 하전된다. 그 후, 토너(15a)가 상기 광수용체(12)로 공급되어 하전된 이미지 형성 부분에 부착하여 제1 칼라 토너 이미지를 형성한다. 상기 토너 이미지는 제1 이송 롤러(19a)를 경유하여 중간 이송 벨트(13)에 전사된다. 동일한 방식으로, 상기 광수용체(12) 상에 형성된 다른 칼라의 토너(15b 내지 15d) 각각의 토너 이미지가 상기 중간 전사 벨트(13)에 전사된다. 4 칼라 토너 (15a 내지 15d)로 이루어진 풀 칼라 이미지는 상기 중간 전사 벨트(13) 상에 형성된다. 상기 풀 칼라 이미지는 제2 전사 롤러(19b)를 경유하여 전사될 재료(일반적으로, 종이)(18)에 전사된다. 상기 전사될 재료(18)가 미리 정해진 온도로 가열된 한 쌍의 정착 롤러(14) 사이를 통과하는 경우, 상기 풀 칼라 이미지는 이의 표면에 정착된다.
상기한 과정에서, 원본 문서의 이미지를 다수의 기록지 상에 순차적으로 복 사하기 위해, 중간 전사 벨트(13) 상에 전사되지 않았으나 상기 광수용체(12) 상에 잔류하는 토너는 상기 광수용체(12)의 표면에 대해 압착된 클리닝 블레이드(20)로 상기 광수용체(12)를 러빙함으로써 상기 광수용체(12)의 표면으로부터 제거되어 토너 수집 박스(22) 내에 수집된다.
이미지 형성 장치에서 사용하기 위한 본 발명의 제1 구체예의 클리닝 블레이드(20)는 상기한 열경화성 엘라스토머 조성물 (A)를 몰딩함으로써 형성된다.
상기 열경화성 엘라스토머 조성물 (I)은 고무 성분(1), 충전제(2a, 2b) 및 가교제(3)를 본질적으로 포함한다.
상기 고무 성분(1)으로서, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 및/또는 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(1a)가 사용된다.
상기 아크릴로니트릴-부타디엔 고무로서 결합된 아크릴로니트릴의 양이 31% 내지 36%인 중상-니트릴 아크릴로니트릴-부타디엔 고무를 사용하는 것이 바람직하다.
수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무로서, 중상-니트릴 아크릴로니트릴-부타디엔 고무를 수소화시켜 10% 이하의 잔류 이중결합을 보유하도록 하는 것이 바람직하다. 상기 고무 성분(1)으로서, 10% 이하의 잔류 이중결합을 보유하는 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무를 사용하는 것이 가장 바람직하다.
상기 충전제(2)로서, 상기 공가교제 및 상기 노화 방지제가 사용된다. 상기 공가교제로서, 아연 디메타크릴레이트(2a)가 사용된다. 상기 아연 디메타크릴레이트의 혼합량은 상기 고무 성분(1) 100 질량부에 대하여 5 질량부 내지 60 질량부로 설정한다.
다른 충전제(2b)로서 사용된 상기 노화 방지제로서, p,p'-디쿠밀디페닐아민 및 2-머캅토벤즈이미다졸을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 노화 방지제의 혼합량은 상기 고무 성분(1) 100 질량부에 대하여 0.1 질량부 내지 15 질량부로 설정한다.
상기 가교제(3)의 혼합량은 상기 고무 성분(1) 100 질량부에 대하여 0.5 질량부 내지 30 질량부로 설정한다.
상기 가교제(3)로서, 황 함유 화합물, 유기 퍼옥사이드 또는 수지 가교제가 사용된다. 이들 가교제는 단독으로 사용될 수도 있고, 이들 중 2개 이상을 서로 혼합하여 사용할 수도 있다.
상기 황 함유 화합물로서 디페닐 디설파이드를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 디페닐 디설파이드의 혼합량은 상기 고무 성분(1) 100 질량부에 대하여 0.1 질량부 내지 20 질량부로 설정한다.
상기 유기 퍼옥사이드로서, 디쿠밀 퍼옥사이드를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 유기 퍼옥사이드의 혼합량은 상기 고무 성분(1) 100 질량부에 대하여 0.5 질량부 내지 10 질량부, 바람직하게는 1 질량부 내지 6 질량부로 설정한다.
상기 수지 가교제로서, 알킬페놀 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 수지 가교제의 혼합량은 상기 고무 성분(1) 100 질량부에 대하여 5 질량부 내지 20 질량부, 바람직하게는 10 질량부 내지 20 질량부로 설정한다.
본 발명에서 사용된 열경화성 엘라스토머 조성물은 다음과 같이 제조한다:
먼저, 상기 고무 성분(1) 및 상기 충전제(2)는 혼련 장치, 예를 들어 트윈 스크류 압출기, 1.5 스크류 압출기, 혼련기, 밴버리 혼합기 및 가열된 롤러를 사용하여 80℃ 내지 120℃에서 5분 내지 6분 동안 혼련한다. 상기 혼련 온도가 80℃ 미만이고 혼련 시간이 5분 미만인 경우, 상기 고무 성분(1)은 불충분하게 가소화되고, 상기 혼합물은 불충분하게 혼련된다. 상기 혼련 온도가 120℃를 초과하고 혼련 시간이 6분을 넘는 경우, 상기 고무 성분(1)이 분해될 우려가 있다.
수득한 혼합물에 상기 가교제(3)를 첨가한 후, 상기한 혼련 장치를 이용하여 이들을 80℃ 내지 90℃에서 5분 내지 6분 동안 혼련한다. 상기 혼련 온도가 80℃ 미만이고 상기 혼련 시간이 5분 미만인 경우, 상기 혼합물은 불충분하게 가소화되고 혼련된다. 상기 혼련 온도가 90℃를 초과하고 상기 혼련 시간이 6분을 넘는 경우, 상기 가교제(3)가 분해될 우려가 있다.
본 발명의 클리닝 블레이드(20)는 상기한 바와 같은 공정에 의해 수득된 열경화성 엘라스토머 조성물을 몰딩함으로써 형성된다. 상기 열경화성 엘라스토머 조성물을 두께 1 mm 내지 3 mm, 폭 10 mm 내지 40 mm 및 길이 200 mm 내지 500 mm의 직사각형 클리닝 블레이드(20)로 몰딩하고 처리하는 것이 바람직하다.
상기 몰딩 방법에 특별한 제한은 없고, 공지된 방법, 예를 들어 사출 몰딩 방법 또는 압축 몰딩 방법을 사용할 수 있다.
더 구체적으로, 가압 가황은 다이 내에 세팅된 상기 열경화성 엘라스토머 조성물을 이용하여 160℃ 내지 170℃에서 20분 내지 40분 동안 수행한다. 상기 가황 온도가 160℃ 미만이고 상기 가황 시간이 20분 미만인 경우, 상기 열경화성 엘라스 토머 조성물은 충분히 가황되지 않는다. 상기 가황 온도가 170℃를 초과하고 상기 가황 시간이 40분을 넘는 경우, 상기 고무 성분이 분해될 우려가 있다.
상기한 방법을 수행함으로써 수득된 클리닝 블레이드(20)는 10 MPa 이상의 인장 강도 및 200% 이하의 부피 팽창률을 보유한다.
본 발명의 클리닝 블레이드(20)는 상기한 특성을 보유하기 때문에, 상기 클리닝 블레이드(20)는 내마모성이 탁월하며 작은 직경을 보유하는 중합된 구형 토너를 클리닝하는 데 있어서 탁월한 성능을 나타낸다.
또한, 이미지 형성 장치에서 사용하기 위한 본 발명의 제2 구체예의 클리닝 블레이드(20)는 제1 구체예로서 기술한 바와 같이 상기 열경화성 엘라스토머 조성물 (A)를 몰딩함으로써 형성된다.
상기 제2 구체예의 클리닝 블레이드는 상기 제1 구체예의 클리닝 블레이드와 유사한 방식으로 제조되나, 다만 상기 아연 디메타크릴레이트는 충전제로서 상기 고무 성분(1)과 혼합되지 않고, 공가교제로서 작용하는 메타크릴산과 가황 촉진 보조제로서 작용하는 산화아연의 혼합물을 상기 고무 성분(1)과 혼합한다.
상기 메타크릴산과 상기 산화아연의 혼합비는 1:1로 설정한다. 상기 메타크릴산과 상기 산화아연의 혼합물의 혼합량은 상기 고무 성분(1) 100 질량부에 대하여 5 질량부 내지 60 질량부이다.
상기한 방법을 수행하여 수득한 클리닝 블레이드(20)는 상기 제1 구체예의 클리닝 블레이드의 인장 강도 및 부피 팽창률과 유사한 인장 강도 및 부피 팽창률을 보유하고, 내마모성이 탁월하며, 작은 직경을 보유하는 중합된 구형 토너를 클 리닝하는 데 있어서 탁월한 성능을 나타낸다.
또한, 이미지 형성 장치에 사용하기 위한 본 발명의 제3 구체예의 클리닝 블레이드(20)는 상기 열경화성 엘라스토머 조성물 (B)을 몰딩함으로써 형성된다.
상기 제3 구체예의 클리닝 블레이드는 상기 제1 및 제2 구체예의 클리닝 블레이드와 유사한 방식으로 제조되는데, 다만 제3 구체예에서는, 충전제로서 아연 디메타크릴레이트 또는 메타크릴산과 산화아연의 혼합물을 상기 고무 성분(1)과 혼합하지 않고, 상기 고무 성분(1)의 베이스 중합체로서 작용하는 HNBR 내에 미분산된 아연 디메타크릴레이트를 상기 고무 성분(1)과 혼합한다.
더 구체적으로, 상기 고무 성분(1)으로서, 상기 제1 및 제2 구체예와 유사하게, NBR 및/또는 HNBR(고무 a)을 사용한다. 그러나, 상기 고무 성분(1) 100 질량부의 10 질량부 내지 75 질량부는 상기 고무 성분(1)의 베이스 중합체로서 작용하는 HNBR 및 상기 HNBR 내에 미분산된 아연 디메타크릴레이트를 함유하는 고무 성분(1a)으로 구성된다.
상기 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(1a) 내에서 상기 충전제(2)로서 분산된 아연 디메타크릴레이트의 양은 상기 HNBR 100 질량부에 대하여 91 질량부 내지 110 질량부로 설정한다.
상기 고무 성분(1)의 베이스 중합체로서 작용하는 HNBR의 결합된 아크릴로니트릴의 양은 21 질량% 내지 44 질량%로 설정한다. 상기 HNBR의 100℃에서의 무니 점도 ML1+4는 40 내지 150으로 설정한다.
상기한 방법을 수행하여 수득한 클리닝 블레이드(20)는 상기 제1 구체예 및 제2 구체에의 클리닝 블레이드의 인장 강도 및 부피 팽창률과 유사한 인장 강도와 부피 팽창률을 보유하며, 내마모성이 탁월하며, 작은 직경을 보유하는 중합된 구형 토너를 클리닝하는 데 있어서 탁월한 성능을 나타낸다.
제4 구체예의 열경화성 엘라스토머 조성물에서, 카르복실기가 도입된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 또는 카르복실기가 도입된 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무는 상기 제1 구체예의 고무 성분(1) 100 질량부에 대하여 40 질량부 내지 100 질량부로 포함된다. 카르복실기가 도입된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 또는 카르복실기가 도입된 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무는 그의 측쇄 또는 말단 내에 카르복실기를 도입하기 위하여 아크릴산 또는 메타크릴산과 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 및/또는 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무를 삼중합함으로써 수득된다.
따라서, 상기 제1 내지 제3 구체예와는 달리, 상기 제4 구체예에서, 아연 디메타크릴레이트 또는 메타크릴산과 산화아연의 혼합물은 고무 성분의 충전제로서 상기 고무 성분에 첨가되지 않고, 산화아연 또는 산화마그네슘이 고무 성분에 첨가된다.
산화아연 또는 산화마그네슘은 상기 고무 성분(1) 100 질량부에 대하여 0.1 질량부 내지 20 질량부 첨가된다.
상기 가교제(3)로서, 상기 제1 구체예에서 사용한 황 또는 유기 퍼옥사이드를 사용한다. 가교제(3)로서 황을 사용하는 경우, 가황 촉진제는 다른 충전제(2b)로 사용된다.
황으로서, 분말 황이 사용된다. 유기 황으로서, 디쿠밀 퍼옥사이드가 사용된다.
상기 가교제(3)의 혼합량은 상기 고무 성분(1) 100 질량부에 대하여 0.1 질량부 내지 30 질량부로 설정된다.
상기 가황 촉진제로서, 디벤조티아질 디설파이드 및 테트라메틸티우람 모노설파이드가 사용된다. 상기 가황 촉진제의 혼합량은 상기 고무 성분(1) 100 질량부에 대하여 0.5 질량부 내지 3 질량부로 설정된다.
상기 가황 촉진제 이외의 충전제(2b)로서, 스테아르산, 노화 방지제 및 카본 블랙이 사용된다.
상기 스테아르산의 혼합량은 상기 고무 성분(1) 100 질량부에 대하여 0.5 질량부 내지 10 질량부로 설정된다.
상기 노화 방지제로서, p,p'-디쿠밀디페닐아민 및 2-머캅토벤즈이미다졸을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 노화 방지제의 혼합량은 상기 고무 성분(1) 100 질량부에 대하여 0.1 질량부 내지 15 질량부로 설정된다.
상기 제4 구체예의 클리닝 블레이드는 상기 제1 구체예의 클리닝 블레이드와 유사한 방식으로 형성된다.
상기 열경화성 엘라스토머 조성물 (C)의 카르복실기가 도입된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 또는 상기 열경화성 엘라스토머 조성물 (C)의 카르복실기가 도입된 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무에서, 카르복실기의 함량비는 0.5 질량% 내지 30 질량%로 설정된다.
이 방식으로 수득된 클리닝 블레이드(20)에서, 상기 카르복실기는 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 및 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무의 측쇄 또는 말단 내로 도입된다. 따라서, 상기 가교 반응은 제1 구체예 내지 제3 구체예에서 보다 상기 제4 구체예에서 더 쉽게 일어난다. 따라서, 제4 구체예의 클리닝 블레이드는 높은 인장 강도 및 부피 팽창률을 보유하고, 내마모성이 탁월하며, 작은 직경을 보유하는 중합된 구형 토너를 클리닝하는 데 있어서 탁월한 성능을 나타낸다.
제5 구체예에서, 클리닝 블레이드는 상기 제4 구체예의 클리닝 블레이드와 유사한 방법으로 형성하는 데, 다만 충전제(2)로서 아연 디아크릴레이트 5 질량부 내지 60 질량부가 도입된 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(1b)는 고무 성분 100 질량부 내에 포함되고, 산화아연 또는 산화마그네슘은 포함되지 않는다.
즉, 상기 고무 성분(1) 100 질량부의 5 질량부 내지 60 질량부는 아연 디아크릴레이트가 도입된 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(1b)로 이루어진다. 상기 수소화된 아클릴로니트릴-부타디엔 고무(1b) 이외에, 1종 이상의 NBR, HNBR, 카르복실기가 도입된 NBR, 카르복실기가 도입된 HNBR이 상기 고무 성분(1)으로서 사용된다.
충전제로서 아연 디아크릴레이트가 도입된 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(1b)에서, 상기 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(1b)는 1 질량% 내지 60 질량%의 아연 디아크릴레이트를 함유한다.
이 방식으로 수득한 클리닝 블레이드(20)에서, 아연 디아크릴레이트는 상기 고무 성분의 제3 성분으로서 도입된다. 따라서, 상기 가교 반응은 제1 구체예 내지 제3 구체예에서 보다 제5 구체예에서 더 쉽게 일어난다. 따라서, 상기 제5 구체예의 클리닝 블레이드는 상기 제1 구체예 내지 제3 구체예의 클리닝 블레이드의 인장 강도 및 부피 팽창률과 유사한 인장 강도 및 부피 팽창률을 보유하고, 내마모성이 탁월하며, 작은 직경을 보유하는 중합된 구형 토너를 클리닝하는 데 있어서 탁월한 성능을 나타낸다.
실시예
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 기술한다.
실시예 1 내지 18 및 비교예 1 내지 8은 다음과 같다.
하기 표 1 내지 3에 나타낸 고무 성분(1) 및 충전제(2a, 2b) 각각의 혼합량을 측정한 후, 상기 고무 성분(1) 및 상기 충전제(2a, 2b)를 은 트윈 스크류 압출기, 오픈 롤 또는 밴버리 혼합기와 같은 고무 혼련 장치에 공급하였다. 그 후, 이들을 80℃ 내지 120℃에서 가열하면서 5분 내지 6분 동안 혼련하였다.
수득한 혼합물 및 가교제(3)를 상기 고무 혼련 장치, 예를 들어 오픈 롤, 밴버리 혼합기 또는 혼련기에 공급하였다. 상기 가교제(3)의 혼합량은 표 1 내지 3에 나타냈다. 그 후, 이들은 80℃ 내지 90℃에서 가열하면서 5분 내지 6분 동안 혼련하였다.
수득한 고무 조성물은 다이 내에 세팅한 후, 160℃ 내지 170℃에서 20분 내지 40분 동안 가압 가황하여 두께 2 mm의 시트를 수득하였다.
폭 27 mm 및 길이 320 mm의 클리닝 블레이드를 두께 2 mm의 시트로부터 절단한 후, 상기 클리닝 블레이드를 다이아몬드로 이루어진 핫 멜트를 이용하여 무크롬 SECC로 이루어진 지지 부재에 결합하였다. 상기 시트의 중앙부를 절단하여 클리닝 부재를 얻었다.
Figure 112006093946584-pat00004
Figure 112006093946584-pat00005
Figure 112006093946584-pat00006
상기 표 1 내지 3에 나타낸 고무 성분(1), 충전제(2a, 2b) 및 가교제(3)의 각각의 혼합량의 단위는 질량부이다. ZDMA-함유 HNBR의 아연 디메타크릴레이트(2a)의 양은 상기 고무 성분(1)의 ZDMA-함유 HNBR 내에 함유된 아연 디메타크릴레이트(2a)의 양(질량부)이다.
상기 표 1 내지 3에 나타낸 "전체 고무 성분 100 질량부 당 충전제(2a)의 질량"은 ZDMA-함유 HNBR 이외의 고무 성분과 ZDMA-함유 HNBR 내에 함유된 HNBR(베이스 중합체로서 작용함)의 총 질량으로 나타낸 전체 고무 성분 100 질량부에 대하여 ZDMA-함유 HNBR 내에 함유된 아연 디메타크릴레이트(2a)의 양을 포함하는 충전제(2a)의 합계량을 의미한다.
하기 제품들이 표 1 내지 3에 나타난 성분들을 위해 사용하였다.
- NBR (아크릴로니트릴-부타디엔 고무) : "JSR 코포레이션에서 제조한 "N232S(상표명)" (결합된 아크릴로니트릴의 양 : 35%)
- HNBR (수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무) : HNBR은 상기 고무 성분(1)의 베이스 중합체로서 사용하였다. (제온 코포레이션에서 제조한 "Zetpol 2010H(상표명)" 결합된 아크릴로니릴의 양 : 36%, 무니 점도 : 145)
- ZDMA-함유 HNBR-A (아연 디메타크릴레이트는 상기 고무 성분(1)의 베이스 중합체로서 사용된 HNBR 내에 미분산되었다) : 제온 코포레이션에서 제조한 " Zeoforte ZSC 2195H(상표명)" (아연 디메타크릴레이트의 함량 : 50 질량부)
- ZDMA-함유 HNBR-B (아연 디메타크릴레이트는 상기 고무 성분(1)의 베이스 중합체로서 사용된 "Zetpol 2020L(상표명)" 내에 미분산되었다. (결합된 아크릴로니트릴의 양 : 36%, 무니 점도 : 57.5) (아연 디메타크릴레이트의 함량 : 50 질량부)
- 아연 디메타크릴레이트 : 산신 케미칼 인더스트리 컴퍼니 리미티드에서 제조한 "Sunester SK-30(상표명)
- 메타크릴산 : 미츠비시 레이욘 컴퍼니 리미티드에서 제조한 "MMA(상표명)"
- 산화아연 : 미츠비시 마이닝 앤드 스멜팅 컴퍼니 리미티드에서 제조한 "Two kinds of zinc oxide(상표명)"
- 산화마그네슘 : 교와 케미칼 인더스트리 컴퍼니 리미티드에서 제조한 "150ST(상표명)"
- 카본 블랙 : 도카이 카본 컴퍼니 리미티드에서 제조한 "SEAST ISAF(상표명)"
- 노화 방지제 A (p,p'-디쿠밀디페닐아민) : 오우치신코 케미칼 인더스트리 컴퍼니 리미티드에서 제조한 "Nocluck MB"
- 노화 방지제 B (2-머캅토벤즈이미다졸) : 오우치신코 케미칼 인더스트리 컴퍼니 리미티드에서 제조한 "Nocluck MB"
- 황 함유 화합물 (디페닐 디설파이드) : 스미토모 세이카 케미칼 컴퍼니 리미티드에서 제조한 "DPDS(상표명)"
- 유기 퍼옥사이드 (디쿠밀 퍼옥사이드) " NOF 코포레이션에서 제조한 "Percumyl D"
상기 표 1 내지 3에 나타낸 특성들은 다음과 같은 방법으로 측정하였다:
(1) 인장 강도
덤벨 시험편 3호를 두께 2 mm의 제조한 시트로부터 펀칭해 내고 JIS K 6251에 따라 500 mm/분의 끌어당기는 속도로 인장 강도를 측정한다.
(2) 부피 팽창률(%)
JIS K 6258에 따라, 치수가 20 mm x 20 mm x 2 mm인 각각의 시험편의 부피 팽창률을 40℃에서 24 시간 동안 수행한 톨루엔 팽창에 의해 계산하였다.
(3) 클리닝 성능의 평가
도 2에 나타낸 바와 같이, 작은 직경을 가진 중합된 구형 토너(캐논에서 제조한 시판되는 프린터에서 구한 시판되는 토너)를, OPC(본 출원인에 의해 제조된 유기 포토 컨덕터)가 도포된 수평으로 위치된 유리 플레이트(23)에 부착하였다. 상기 OPC 도포된 유리 플레이트(23)는 상기 OPC 도포된 유리 플레이트(23)에 10도 내지 50도의 각도로 유지된 지지 부재(21)에 결합된 각각의 실시예 및 비교예의 클리닝 블레이드(20)를 이용하여 200 mm/초의 속도로 슬라이딩시켜 토너가 벗겨진 상태를 관찰하였다. 상기 테스트는 23℃의 온도 및 55%의 상대 습도에서 수행하였다.
클리닝 성능에 관하여, 모든 토너가 벗겨진 시험편은 ○로 표시하였다. 상기 유리 플레이트(23) 상에 소량의 토너라도 남아있는 경우에는 ×로 표시하였다.
(4) 내마모성 평가
각각의 실시예 및 비교예의 클리닝 블레이드(20)가 결합된 지지 부재(21)를 200 mm/초 내지 500 mm/초의 회전 속도로 회전하는 이미지 형성 장치상에 장착하였다. 4%의 인쇄 농도에서 이미지 형성 장치에 100,000 장의 종이 시트를 공급하고, 급지를 완료한 후 클리닝 블레이드(20)의 가장자리를 관찰하였다. 내마모성은 가장자리의 마모된 표면(부위 Ws)의 단면 길이를 측정함으로써 평가하였다. 상기 테스트는 상온 23℃ 및 상대 습도 55%에서 수행하였다.
상기 표 1 내지 3에서, 단면 길이가 0 내지 5 ㎛의 클리닝 블레이드는 "◎"로 표시하였다. 단면 길이가 5 ㎛ 내지 10 ㎛의 클리닝 블레이드는 "○"로 표시하였다. 단면 길이가 10 ㎛ 내지 50 ㎛의 클리닝 블레이드는 "△"로 표시하였다. 단면 길이가 50 ㎛ 이상의 클리닝 블레이드는 "×"로 표시하였다.
실시예 1 내지 6 및 비교예 1과 2
상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 상기 고무 성분(1) 100 질량부 및 그 내에 충전제(2)로 혼합된 아연 디메타크릴레이트 4 질량부를 함유하는 비교예 1의 클리닝 블레이드는 그의 클리닝 성능과 내마모성에 문제가 있었다. 상기 고무 성분(1) 100 질량부 및 그 내에 충전제(2)로서 혼합된 아연 디메타크릴레이트 65 질량부를 함유하는 비교예 2의 클리닝 블레이드는 200% 이상의 부피 팽창률을 보유하고, 그의 클리닝 성능과 내마모성에 문제가 있었다.
상기 고무 성분(1) 100 질량부 및 그 내에 충전제(2)로 혼합된 아연 디메타크릴레이트 60 질량부를 함유하는 실시예 1 내지 6의 클리닝 블레이드는 10 MPa 이상의 인장 강도와 200% 훨씬 미만의 부피 팽창률을 보유한다. 따라서, 상기 클리닝 블레이드는 탁월한 클리닝 성능과 내마모성을 보유하였다.
실시예 7 내지 11 및 비교예 3 내지 6
상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 상기 고무 성분(1) 100 질량부 및 그 내에 충전제(2)로서 메타크릴산 및 산화아연을 서로 1:1로 혼합한 혼합물 4 질량부를 함유하는 비교예 3의 클리닝 블레이드는 그의 클리닝 성능과 내마모성에 문제가 있었다. 상기 고무 성분(1) 100 질량부 및 그 내에 충전제(2)로서 메타크릴산과 산화아연이 서로 1:1로 혼합된 혼합물 70 질량부를 함유하는 비교예 4의 클리닝 블레이드는 그의 클리닝 성능과 내마모성에 문제가 있었다.
아연 디메타크릴레이트가 공가교제로서 작용하지 않았던 비교예 5의 클리닝 블레이드는 그의 인장 강도 측정 중에 파괴되었다. 아연 디메타크릴레이트가 공가교제로서 작용하지 않았던 비교예 6의 클리닝 블레이드는 200% 이상의 부피 팽창률을 보유하였고, 그의 내마모성에 문제가 있었다.
상기 고무 성분(1) 100 질량부 및 그 내에 충전제(2)로 혼합된 메타크릴산과 산화아연을 서로 1:1로 혼합한 혼합물 60 질량부를 함유하는 실시예 7 내지 11의 클리닝 블레이드는 10 MPa 이상의 인장 강도와 200% 훨씬 미만의 부피 팽창률을 보유하였다. 따라서, 상기 클리닝 블레이드는 탁월한 클리닝 성능과 내마모성을 보유하였다. 따라서, 상기 클리닝 블레이드는 탁월한 클리닝 성능과 내마모성을 보유하였다.
실시예 12 내지 18 및 비교예 7과 8
표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 상기 고무 성분(1) 100 질량부 및 상기 고무 성분(1)의 베이스 중합체로서 작용하는 HNBR과 그 내에 미분산된 아연 디메타크릴레이트의 혼합물(ZDMA-함유 HNBR) 7 질량부를 함유하는 비교예 7의 클리닝 블레이드는 200% 이상의 부피 팽창률을 보유하였으며, 그의 클리닝 성능과 내마모성에 문제가 있었다. 상기 고무 성분(1) 100 질량부 및 HNBR과 그 내에 미분산된 아연 디메타크릴레이트의 혼합물(ZDMA-함유 HNBR) 80 질량부를 함유하는 비교예 8의 클리닝 블레이드는 그의 클리닝 성능과 내마모성에 문제가 있었다.
상기 고무 성분(1) 100 질량부 및 상기 고무 성분(1)의 베이스 중합체로서 작용하는 HNBR 및 그 내에 미분산된 아연 디메타크릴레이트의 혼합물(ZDMA-함유 HNBR)를 함유하는 실시예 12 내지 18의 클리닝 블레이드에서, 상기 아연 디메타크릴레이트의 혼합량은 상기 고무 성분 100 질량부에 대하여 5 질량부 내지 60 질량부이었으며, 이의 인장 강도는 10 MPa 이상이었고, 부피 팽창률은 200% 훨씬 미만이었다. 따라서, 상기 클리닝 블레이드는 탁월한 클리닝 성능과 내마모성을 보유하였다.
이하, 실시예 19 내지 30 및 비교예 9 내지 15를 기술한다.
하기 표 4 및 5에 나타낸 각각의 고무 성분(1) 및 충전제(2)의 혼합량을 측정한 후, 상기 고무 성분(1) 및 충전제(2)를 트윈 스크류 압출기, 오픈 롤 또는 밴버리 혼합기와 같은 고무 혼련 장치에 공급하였다. 그 후, 이들을 80℃ 내지 120℃에서 가열하면서 5분 내지 6분 동안 혼련하였다.
수득한 혼합물 및 가교제(3)는 오픈 롤, 밴버리 혼합기 또는 혼련기와 같은 고무 혼련 장치에 공급하였다. 상기 가교제(3)의 혼합량은 하기 표 4 및 5에 나타냈다. 그 후, 이들은 80℃ 내지 90℃로 가열하면서 5분 내지 6분 동안 혼련하였다.
수득한 고무 조성물을 다이 내에 세팅한 후, 160℃ 내지 170℃에서 20분 내지 40분 동안 가압 가황하여 2 mm 두께의 시트를 수득하였다.
상기 2 mm 두께의 시트로부터 폭 27 mm 및 길이 320 mm의 클리닝 블레이드를 잘라낸 후, 상기 클리닝 블레이드는 다이아몬드로 이루어진 핫 멜트를 이용하여 무크롬 SECC로 이루어진 지지 부재에 결합하였다. 상기 시트의 중심부를 절단하여 클리닝 부재를 얻었다.
Figure 112006093946584-pat00007
Figure 112006093946584-pat00008
상기 표 4 및 5에 나타낸 고무 성분(1), 충전제(2) 및 가교제(3)의 각각의 혼합량의 단위는 질량부이다.
하기 제품들이 표 1 내지 3에 나타난 성분들을 위해 사용하였다.
- NBR (아크릴로니트릴-부타디엔 고무) : "JSR 코포레이션에서 제조한 "N232S(상표명)" (결합된 아크릴로니트릴의 양 : 35%)
- HNBR (수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무) : HNBR은 상기 고무 성분(1)의 베이스 중합체로서 사용하였다. (제온 코포레이션에서 제조한 "Zetpol 2010H(상표명)" 결합된 아크릴로니릴의 양 : 36%, 무니 점도 : 145)
- XNBR (카르복시화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무) : 베이어 컴퍼니 리미티드에서 제조한 "Kryrac X7,50(상표명)"
- HXNBR (카르복실화된 수소화 아크릴로니트릴-부타디엔 고무) : 베이어 컴퍼니 리미티드에서 제조한 "TherbanXT VPKA8889(상표명)"
- ART (아연 디아크릴레이트가 도입된 수소화된 아클릴로니트릴-부타디엔 고무) : 베이어 컴퍼니 리미티드에서 제조한 "Therban ART VPKA8796(상표명)"
- 메타크릴산 : 미츠비시 레이욘 컴퍼니 리미티드에서 제조한 "MMA(상표명)"
- 스테아르산 : NOF 코포레이션에서 제조한 "Tsubaki(상표명)"
- 산화아연 : 미츠비시 마이닝 앤드 스멜팅 컴퍼니 리미티드에서 제조한 "Two kinds of zinc oxide(상표명)"
- 산화마그네슘 : 교와 케미칼 인더스트리 컴퍼니 리미티드에서 제조한 "150ST(상표명)"
- 카본 블랙 : 도카이 카본 컴퍼니 리미티드에서 제조한 "SEAST ISAF(상표명)"
- 노화 방지제 A (p,p'-디쿠밀디페닐아민) : 오우치신코 케미칼 인더스트리 컴퍼니 리미티드에서 제조한 "Nocluck MB"
- 노화 방지제 B (2-머캅토벤즈이미다졸) : 오우치신코 케미칼 인더스트리 컴퍼니 리미티드에서 제조한 "Nocluck MB"
- 가황 촉진제 A (디벤조일티아질 디설파이드) : 오우치신코 케미칼 인더스트리 컴퍼니 리미티드에서 제조한 "Nocceler DM(상표명)"
- 가황 촉진제 B (테트라메틸티우람 모너설파이드) : 오우치신코 케미칼 인더스트리 컴퍼니 리미티드에서 제조한 "Nocceler TM(상표명)"
- 황 : 츠루미 케미칼 인더스트리 컴퍼니 리미티드에서 제조한 분말 황
- 유기 퍼옥사이드 (디쿠밀 퍼옥사이드) " NOF 코포레이션에서 제조한 "Percumyl D"
상기 표 4 및 5에 나타낸 특성 중, 인장 강도, 부피 팽창률 및 내마모성은 상기 실시예 1 내지 19 및 비교예 1 내지 8에서 사용한 측정 방법과 유사한 방법으로 측정하였다. 내마모성 테스트에서 150,000 장의 종이 시트 위에 인쇄를 실시하였다.
클리닝 성능은 다음과 같은 방법으로 평가하였다.
클리닝 성능의 평가
펀칭에 의해 두께 2 mm의 블레이드 형상의 시트를 제조하고 지지 부재 상에 장착하여 클리닝 부재를 형성하였다. 상기 클리닝 부재는 감광성 드럼이 회전하는 이미지 형성 장치(출원인에 의해 제조됨) 상에 장착하였다.
광수용체 드럼에 공급되는 단위 면적 당 토너의 양(슬립되기 이전의 토너의 양)을 먼저 계산하였다. 4%의 밀도로 150,000 장의 종이 시트 위에 인쇄를 실시한 후, 상기 광수용체 드럼을 회전시켜 클리닝 블레이드가 클리닝할 때 클리닝 블레이드로부터 후방에 위치하는 광수용체 드럼 상에 존재하는 토너의 양(슬립 후의 토너의 양)을 측정하였다. 측정된 토너의 양은 단위 면적 당 양으로 전환하여 하기 조건에서 각각의 클리닝 블레이드의 클리닝 성능 값을 계산하였다.
상기 테스트는 실온 23℃ 및 상대습도 55%의 조건에서 수행하였다. 평균 직경이 5 ㎛ 내지 10 ㎛이고, 구형도가 0.90 내지 0.99인 중합된 구형 토너를 사용하였다.
(클리닝 성능) = (슬립 후의 토너의 양) / (슬립 전의 토너의 양)
상기 클리닝 성능 값이 0.5 이하인 클리닝 블레이드는 양호한 클리닝 성능을 보유하였다.
표 4 및 5에서, 0.3 이하의 클리닝 성능 값을 보유하는 클리닝 블레이드는 ◎으로 표시하였다. 0.3 이상 내지 0.5 이하의 클리닝 성능 값을 보유하는 클리닝 블레이드는 ○로 표시하였다. 0.5 이상 내지 0.7 이하의 클리닝 성능 값을 보유하는 클리닝 블레이드는 ×로 표시하였다. 0.7 이상의 클리닝 성능 값을 보유하는 클리닝 블레이드는 ××로 표시하였다.
실시예 19 내지 24 및 비교예 9 내지 11
상기 표 4에서 확인할 수 있는 바와 같이, 카르복실기가 도입된 NBR(HXNBR), 카르복실기가 도입된 수소화된 NBR(HXNBR), 메타크릴산, 산화아연 및 산화마그네슘 중 어느 것도 함유하지 않은 비교예 9 및 10 각각의 클리닝 블레이드는 10 MPa 보다 상당히 적은 인장 강도를 보유하고, 200% 이상의 부피 팽창률을 보유하였다. 따라서, 비교예 9 및 10 각각의 클리닝 블레이드는 클리닝 성능 및 내마모성에 문제가 있었다. 상기 고무 성분(1) 100 질량부 내에 3 질량부의 소량으로 카르복실기가 도입된 수소화된 NBR(HXNBR)을 함유하고 산화아연도 산화마그네슘도 함유하지 않는 비교예 11의 클리닝 블레이드는 10 MPa 미만의 인장 강도와 200% 이상의 부피 팽창률을 보유하였다. 따라서, 비교예 11의 클리닝 블레이드는 클리닝 성능 및 내마모성에 문제가 있었다.
실시예 19 내지 24 각각의 클리닝 블레이드는 카르복실기가 도입된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 또는 카르복실기가 도입된 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무를 상기 고무 성분(1) 100 질량부 내에 40 질량부 내지 100 질량부 및 상기 고무 성분(1) 100 질량부에 대하여 산화아연 또는 산화마그네슘 5 질량부 내지 60 질량부를 함유한다. 상기 클리닝 블레이드 각각은 10 MPa를 상당히 상회하는 인장 강도를 보유하고 150% 이하의 부피 팽창률을 보유하였다. 따라서, 상기 클리닝 블레이드는 탁월한 클리닝 성능 및 내마모성을 보유하였다.
실시예 25 내지 30 및 비교예 12 내지 15
상기 표 5에서 확인할 수 있는 바와 같이, XNBR 또는 HXNBR, 메타크릴산 및 산화아연을 함유하는 비교예 12 및 13 각각의 조성물에서, 고무가 타버렸고 혼련 조작은 수행할 수 없었다. 따라서, 클리닝 블레이드를 형성할 수 없었다. 상기 고무 성분(1) 100 질량부 내에 3 질량부의 소량으로 충전제로서 아연 디아크릴레이트가 도입된 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(ART)를 함유하는 비교예 14의 클리닝 블레이드는 10 MPa 미만의 인장 강도와 200% 이상의 부피 팽창률을 보유하여다. 따라서, 비교예 14의 클리닝 블레이드는 클리닝 성능 및 내마모성에 문제가 있었다. 상기 고무 성분(1) 100 질량부 내에 65 질량부의 다량으로 ART를 함유하는 비교예 15의 클리닝 블레이드는 3 MPa 만큼 작은 인장 강도 및 200% 이상의 부피 팽창률을 보유하였다. 따라서, 상기 클리닝 블레이드는 그의 클리닝 성능과 내마모성에 문제가 있었다.
상기 고무 성분(1) 100 질량부 내에 충전제로서 아연 디아크릴레이트가 5 질량부 내지 60 질량부로 도입된 실시예 25 내지 30의 각각의 클리닝 블레이드는 10 MPa 이상의 인장 강도를 보유하였고, 160% 미만의 부피 팽창률을 보유하였다. 따라서, 상기 클리닝 블레이드는 탁월한 클리닝 성능과 내마모성을 보유하였다.
본 발명에 따른 열경화성 엘라스토머 조성물은 카본 블랙으로 강화된 종래의 열경화성 엘라스토머 조성물보다 더 높은 기계적 특성과 개선된 내마모성을 보유한다. 따라서, 본 발명의 클리닝 블레이드는 작은 직경을 보유하는 중합된 구형 토너를 클리닝하는 데 있어서 탁월한 성능을 나타낸다.

Claims (10)

  1. 이미지 형성 장치에서 사용하기 위한 클리닝 블레이드로서,
    각각 고무 성분(1)으로서 아크릴로니트릴-부타디엔 고무를 함유하고, 충전제(2)로서 아연 디아크릴레이트, 아연 디메타크릴레이트, 메타크릴산, 산화아연 및 산화마그네슘 중 하나 이상을 함유하는 하기 (A), (B), (C) 및 (D) 중 어느 하나의 열경화성 엘라스토머 조성물을 몰딩함으로써 형성된 것인 클리닝 블레이드:
    (A) 상기 고무 성분(1) 100 질량부와 상기 충전제(2)로서 상기 아연 디메타크릴레이트(2a) 또는 상기 메타크릴산과 상기 산화아연의 혼합물(2a) 5 질량부 내지 60 질량부를 혼합한 열경화성 엘라스토머 조성물;
    (B) 상기 고무 성분(1) 100 질량부 내에 상기 충전제(2)로서 상기 아연 디메타크릴레이트가 분산된 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(1a) 10 질량부 내지 75 질량부를 포함하는 열경화성 엘라스토머 조성물;
    (C) 상기 고무 성분(1) 100 질량부 내에 카르복실기가 도입된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 또는 카르복실기가 도입된 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무가 40 질량부 내지 100 질량부로 포함되고, 상기 고무 성분(1) 100 질량부와 상기 충전제(2)로서 상기 산화아연 또는 상기 산화마그네슘 0.1 질량부 내지 20 질량부가 혼합된 열경화성 엘라스토머 조성물; 및
    (D) 상기 고무 성분(1) 100 질량부 내에 상기 충전제(2)로서 상기 아연 디아크릴레이트가 도입된 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(1b) 5 질량부 내지 60 질량부를 포함하는 열경화성 엘라스토머 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 충전제(2)로서 상기 아연 디메타크릴레이트가 분산된 상기 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(1a)에서 상기 아연 디메타크릴레이트 91 질량부 내지 115 질량부는 상기 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 100 질량부와 혼합되고;
    상기 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무의 결합된 아크릴로니트릴의 양은 21 질량% 내지 46 질량%로 설정되며;
    상기 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무의 100℃에서 무니 점도(Mooney viscosity) ML1+4는 20 내지 160으로 설정된 것
    인 클리닝 블레이드.
  3. 제1항에 있어서, 상기 충전제로서 상기 아연 디아크릴레이트가 도입된 상기 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무에서, 상기 아연 디아크릴레이트는 1 질량% 내지 60 질량%로 사용하는 것인 클리닝 블레이드.
  4. 제1항에 있어서, 상기 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 이외에 상기 고무 성분(1)은 천연 고무, 부타디엔 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 이소프렌 고무, 부틸 고무, 클로로프렌 고무, 아크릴 고무, 에피클로로히드린 고무, 에틸렌 프로필렌 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체 고무 또는 상기 고무 성분들 중 2개 이상의 혼 합물을 포함하는 것인 클리닝 블레이드.
  5. 제1항에 있어서, 상기 각각의 열경화성 엘라스토머 조성물 (A) 및 (B)의 상기 아크릴로니트릴-부타디엔 고무는 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 및/또는 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무를 포함하는 것인 클리닝 블레이드.
  6. 제1항에 있어서, 상기 열경화성 엘라스토머 조성물 (C)의 상기 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 및/또는 상기 카르복실기가 도입된 상기 열경화성 엘라스토머 조성물 (C)의 상기 수소화된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무에서, 상기 카르복실기의 함량비는 0.5 질량% 내지 30 질량%로 설정된 것인 클리닝 블레이드.
  7. 제1항에 있어서, 상기 열경화성 엘라스토머 조성물이
    공가교제, 가황 촉진제, 가황 촉진 보조제, 노화 방지제, 고무 연화제 및 강화제를 포함하는 충전제(2b) 군으로부터 선택된 1종류 이상의 충전제(2); 및
    가교제(3)
    를 포함하는 것인 클리닝 블레이드.
  8. 제7항에 있어서, 상기 충전제(2b)의 0.1 질량부 내지 20 질량부는 상기 고무 성분(1) 100 질량부와 혼합되고; 상기 가교제(3) 0.1 질량부 내지 30 질량부는 상기 고무 성분(1) 100 질량부와 혼합된 것인 클리닝 블레이드.
  9. 제7항에 있어서, 상기 노화 방지제 0.1 질량부 내지 15 질량부는 상기 고무 성분(1) 100 질량부와 혼합된 것인 클리닝 블레이드.
  10. 제1항에 있어서, 10 MPa 이상의 인장 강도 및 200% 이하의 부피 팽창률을 보유하는 상기 열경화성 엘라스토머 조성물을 몰딩함으로써 형성된 것인 클리닝 블레이드.
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