KR20110012790A - 현상 롤러 제조용 조성물, 이를 이용한 현상 롤러 및 이의 제조방법 - Google Patents

현상 롤러 제조용 조성물, 이를 이용한 현상 롤러 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 현상 롤러 제조용 조성물, 이를 이용하여 형성되는 현상 롤러 및 현상 롤러 제조용 수지복합체의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 현상 롤러 제조용 조성물 및 현상 롤러 제조용 수지복합체의 제조방법은 탄소나노튜브를 사용하여 기존의 전자 전도형 롤러의 국부적인 저항 편차 및 카본블랙 함량에 따른 저항의 큰 편차를 해결하였으며 또한 전기전도성을 맞추기 위해 다량 첨가되는 카본블랙으로 과다한 경도 값이 발생, 이로 인해 수반되었던 기존 문제를 해결하였다.
또한 본 발명은 이온 전도형 롤러의 저온 및 저습 환경에서 카본블랙의 전자 전도성에 의한 저항의 상승을 방지하기 위해 통상적으로 첨가된 대전방지제를 사용하지 않고도 일정한 저항을 유지할 뿐만 아니라 내마모성의 효과를 위해 첨가되는 충전제로서 탄산칼슘 및 클레이 등과 같은 물질을 사용하지 않고서도 내마모 성능을 개선하였다.
현상 롤러, 폴리올레핀, 고무, 탄소나노튜브, 가교제

Description

현상 롤러 제조용 조성물, 이를 이용한 현상 롤러 및 이의 제조방법{Composition for Preparing Development Roller, Development Roller Using the Same, and Method for Preparing Thereof}
본 발명은 현상 롤러 제조용 조성물, 이를 이용하여 형성되는 현상 롤러 및 현상 롤러 제조용 수지복합체의 제조방법에 관한 것이다.
프린터, 복사기 및 팩스밀리 등의 기술에 있어서 중요한 열쇠가 되는 것이 토너이며, 토너에 높은 대전성을 부여하면서 토너를 전자 사진 감광체로 효율적으로 반송시킬 수 있는 롤러로 반도전성 롤러가 유용하게 사용되고 있다. 반도전 특성을 가지는 롤러에는 크게 이온 전도형 롤러와 전자 전도형 롤러가 있다.
이온 전도형 롤러의 경우 도전층을 형성하는 도전성 재료로서 실리콘 고무, 실리콘 변성 고무, 아크릴로 부타디엔 고무, 우레탄 고무, 에틸렌프로필렌 고무, 에피클로로 히드린 고무 등을 단독으로 또는 혼합하여 사용하거나, 이들 고무에 도전성을 부여하기 위하여 카본 블랙이나 이온 도전제 등을 첨가하여 사용하여 왔다. 그러나 상기 고무의 재질은 극성이 강하여 이온전자 전도 타입으로 인한 환경 변화가 심해서, 반도전성 롤러 성능의 가장 중요한 표면 저항 값이 고온고습 환경과 저 온저습 환경에 따라 변화가 심하다는 단점을 가지고 있다.
또한 수지로 활용되는 상기 고무들은 고가이므로 이를 적용하여 만든 롤러의 가격이 비싸지게 된다. 롤러의 가격을 낮추면서 고무의 물성을 보강하기 위해 통상적으로 저가의 충전제인 탄산칼슘, 클레이, 경탄 등이 소량 첨가된다. 이러한 충전제는 경도, 인장강도, 인열강도, 내마모 성능을 향상시키면서 가격을 낮추는 효과는 있으나 롤러의 중요한 특성인 표면 평활성에는 나쁜 영향을 미치게 된다. 충전제는 재료의 특성상 수분을 일정 부분 함유하고 있으며 또한 수분을 흡습하는 성향이 강하여 수분으로 인한 분산 문제를 많이 야기시킨다. 이러한 문제는 결과적으로 표면이 평활해야하는 롤러의 표면에 돌기를 다량 발생시켜 롤러의 수명을 단축시킨다.
한편 카본 블랙만을 첨가하여 만든 전자 전도형 롤러의 경우는 고온고습 환경과 저온저습 환경에서 환경에 대한 저항 변화는 없으나, 상대적으로 롤러간의 제품 편차가 크고 과다한 경도 상승으로 인해 현상제의 열화를 수반하며 국부적인 저항 편차 및 카본 블랙 함량에 따른 저항의 큰 편차 등으로 인해 실용성이 떨어지는 단점이 있다. 또한 전자 전도형 롤러는 기존 고무를 사용하여 체적저항을 105~107 Ωㆍsq 으로 제작하기 위해서는 도전성 카본블랙을 10phr 이상 과량 사용하여야 하는데 이 경우 롤러의 과다한 경도 상승이 유발된다. 이러한 경도 상승의 문제는 결국 도전성 카본블랙이 현상제의 대전 특성을 저하시키게 됨으로써 공급성의 부족, 화상 누락과 같은 손실을 야기한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전자 전도형 롤러의 국부적인 저항 편차 및 카본블랙 함량에 따른 저항의 큰 편차를 해결하고, 전자 전도형 롤러의 과다한 경도 값으로 인해 수반되었던 기존의 문제를 해결함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이온 전도형 롤러의 저온 및 저습 환경에서 카본블랙의 전자 전도성에 의한 저항의 상승을 방지하기 위해 통상적으로 첨가하는 대전방지제를 사용하지 않고도 일정한 저항을 유지하도록 함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이온 전도형 롤러의 내마모성 증진을 위해 첨가하는 충전제로서 탄산칼슘, 클레이 등과 같은 물질을 사용하지 않고도 내마모성 증진 효과를 갖도록 함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 충전제가 충분하게 수지에 로딩할 수 있어 작업성이 우수하고, 가소제를 첨가하지 않고도 유연성이 유지되며, 다양한 가교 방식을 제한 없이 적용할 수 있는 롤러 조성물을 제공함에 있다.
본 발명은 폴리올레핀, 고무, 탄소나노튜브 및 가교제를 포함하는 현상 롤러 제조용 조성물 및 이를 이용하여 형성되는 현상 롤러를 제공한다. 또한 본 발명은 상기 조성물을 가압식 니더로 혼련하는 단계를 포함하는 현상 롤러 제조용 수지복합체의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 현상 롤러 제조용 조성물, 이를 이용하여 형성되는 현상 롤러 및 현상 롤러 제조용 수지복합체의 제조방법은 탄소나노튜브를 사용함으로써 기존의 전자 전도형 롤러의 국부적인 저항 편차 및 카본블랙 함량에 따른 저항의 큰 편차를 해결하였으며 또한 전기전도성의 요건을 맞추기 위해 다량 첨가되는 카본블랙으로 과다한 경도 값이 발생, 이로 인해 수반되었던 기존 문제를 해결하였다.
또한 본 발명은 이온 전도형 롤러의 저온 및 저습 환경에서 카본블랙의 전자 전도성에 의한 저항의 상승을 방지하기 위해 통상적으로 첨가되는 대전방지제를 사용하지 않고도 일정한 저항을 유지할 뿐만 아니라 내마모성의 증진을 위해 첨가되는 충전제로서 탄산칼슘 및 클레이 등과 같은 물질을 사용하지 않고서도 내마모 성능을 개선하였다.
또한 본 발명에 따른 롤러 조성물은 충전제가 충분하게 수지에 로딩할 수 있어 작업성이 우수하고 가소제를 첨가하지 않고도 유연성이 유지되며 다양한 가교 방식을 특별한 제한 없이 적용할 수 있다.
본 발명은 폴리올레핀, 고무, 탄소나노튜브 및 가교제를 포함하는 현상 롤러 제조용 조성물을 제공한다.
본 발명의 한 구체예에서, 상기 탄소나노튜브 1 중량부에 대하여 폴리올레핀은 10 내지 80 중량부, 고무는 2 내지 20 중량부, 그리고 가교제는 0.2 내지 3 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 구체예에서, 상기 폴리올레핀은 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필 렌(PP), 폴리스티렌(PS) 및 에틸렌비닐아세테이트(EVA)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다. 본 발명에 따르면 폴리올레핀이 갖는 극성으로 인해 탄소나노튜브 충전제가 수지에 충분하게 로딩할 수 있어서 혼합이 용이하고 작업성이 우수한 현상 롤러를 제조할 수 있다. 또한 과산화물 가교, 방사선 가교, 실란 가교 등 여러 가지 가교 방식에 용이하게 활용될 수 있다. 기존의 전자 전도형 롤러의 경우 카본블랙을 다량 첨가해야 하므로 높은 경도 값을 보완하기 위하여 베이스 폴리머 자체의 경도 값이 낮은 고무들을 주로 사용해야 했던 것과는 달리, 본 발명에 따르면 적은 함량으로 고전도성을 갖는 탄소나노튜브를 첨가하므로 경도 값이 낮은 고무들을 주로 사용해야 하는 제한적인 선택을 할 필요성이 없어진다. 바람직하게는 에틸렌비닐아세테이트 수지를 사용할 수 있다. 이는 에틸렌비닐아세테이트의 비닐아세테이트가 갖는 극성으로 인해 상술한 바와 같이 탄소나노튜브 충전제가 수지에 충분하게 로딩할 수 있을 뿐만 아니라, 유연성이 높아 가소제를 첨가하지 않아도 저온 영역에서도 어느 정도의 유연성이 유지되며, 폴리염화비닐과는 달리 온도저하에 따른 급격한 강성률의 상승도 없기 때문이다.
본 발명의 또 다른 구체예에서, 상기 고무는 이에 제한되는 것은 아니나 니트릴 부타디엔 고무, 아크릴로니트릴 부타디엔 고무, 아크릴로니트릴 부타디엔 이소프렌 고무 및 에틸렌 프로필렌 고무로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 고무 중에서 아크릴로니트릴 부타디엔 고무를 사용할 경우 내마모성, 내약품성 및 내유성이 우수한 특성을 가진다. 그러나 아크릴로니트릴 함량이 증가할수록 내마모성 및 내약품성은 우수해지지만 내한성 및 신율 은 떨어지게 되므로, 고무는 탄소나노튜브 1 중량부에 대하여 2 내지 20 중량부로 이루어지는 것이 바람직하나 이들에 한정되는 것은 아니다. 기존에는 현상 롤러를 제조함에 있어서 베이스 폴리머로서 주로 고무를 사용하였으나, 본 발명에 따르면 폴리올레핀을 주요한 베이스 폴리머의 성분으로 사용하며 고무는 탄성 유지를 목적으로 소량 첨가된다.
본 발명의 또 다른 구체예에서, 상기 탄소나노튜브는 단중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브 및 다발형 탄소나노튜브로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.
본 발명에서는 현상 롤러 제조용 조성물을 구성하는 충전제로서 탄소나노튜브를 사용한다. 탄소나노튜브를 이용할 경우 롤러의 전도성을 증가시켜 이들의 저항값을 감소시키는 역할을 수행하며 기존의 전기 전도성 충전제보다 적은 투입량으로도 정전 분산 효과를 충분히 발휘할 수 있는 장점을 가지고 있기 때문에 기존의 과다한 경도 값으로 인한 문제를 해결할 수 있다. 이러한 탄소나노튜브는 높은 이방성을 가지므로 일반 카본블랙보다 적은 함량으로도 우수한 전기적 및 기계적 특성을 향상시킬 수 있어 효과적이다.
기존의 베이스 수지와 일반 카본블랙이 결합하면 입자(particle) 형태의 매트릭스를 형성하여 전자의 이동이 쉽지 않다. 그러나 폴리올레핀 수지와 탄소나노튜브를 용융 혼합으로 결합하면 대롱(tube)형태로 서로 얽혀 매트릭스를 형성하며 전자의 이동을 용이하게 한다. 따라서 일반 카본블랙을 사용하면 입자간에 갭(gap)이 존재하여 전자간의 호핑(hopping)이 어려워져 전기 전도성에 문제가 발생 될 수 있지만, 탄소나노튜브는 구조가 갭(gap)이 없는 연속성을 이루어 치밀한 전기전도성 네트워크를 형성 할 수 있으므로 우수한 전기전도성을 발휘 할 수 있게 된다.
탄소나노튜브는 벽을 이루고 있는 결합수에 따라서 단중벽 탄소나노튜브(SWCNT: Single-walled carbonnanotube), 다중벽 탄소나노튜브(MWNT:multi-walled carbonnanotube), 및 다발형 탄소나노튜브(rope carbonnanotube)로 분류된다. 바람직하게는, 5 내지 40nm의 직경을 갖고 아스팩트비(길이/직경)가 대략 100~1000 인 다중벽 탄소나노튜브를 사용할 수 있다.
상기 탄소나노튜브는 전체 조성물의 1 내지 5 중량 %로 이루어질 수 있다. 탄소나노튜브가 1중량% 이하로 첨가되면 전자 전도형 롤러에 넓게 분포하여 전기전도성이 감소되어 전기적 특성 저하, 기계적 강도의 감소 및 작업성에 문제를 갖게 된다. 탄소나노튜브가 5 중량 % 이상으로 첨가되면 베이스 수지에서 차지하는 비중이 증가되어 비경제적이며 생성물인 전자 전도형 롤러가 완전 전도성을 갖게 하여 발명하고자 하는 본연의 표면저항 105~107 Ωㆍsq 의 물성을 만족하지 못하게 된다.
본 발명의 또 다른 구체예에서, 상기 가교제는 과산화물 가교제, 방사선 가교제 또는 실란 가교제일 수 있다. 가교제는 폴리올레핀 수지와 고무를 가교시키는 역할을 수행한다. 경도 값이 낮은 고무를 베이스 폴리머의 주요 성분으로 사용한 기존의 롤러에는 황 가교 방법만 적용될 수 있었음에 비해, 본 발명에 적용될 수 있는 가교 방법은 과산화물 가교(Peroxide Cross-Linking), 방사선 가교(Radiation Cross-Linking), 및 실란 가교(Silane Cross-Linking) 중 어느 방법을 사용하여도 무방하다. 본 발명의 실시예에서는 과산화물 가교 방법을 적용하였다. 과산화물 가교제로는 유기과산화물, 예를 들어, t-부틸 큐밀 퍼옥사이드, 벤조일 퍼옥사이드, 쿠멘 하이드로퍼옥사이드, 디큐밀 퍼옥사이드, 메틸 에틸 케톤 퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸 퍼옥시)헥산, 디-t-부틸 퍼옥사이드, t-부틸 퍼옥시 벤조에이트, a,a-비스(t-부틸 퍼옥시 이소프로필)벤젠, 디-이소프로필벤젠 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 방사선 가교제로는 높은 가교 밀도를 주는 매우 반응성이 높은 Tri-Functional Monomers가 사용되며, 예로는 트리메틸로프로판 트리메타아크릴레이드 등이 사용 될 수 있다. 실란 그래프트 공중합체를 구성하는 실란가교제로는 알콕시 실란 화합물은 베이스 수지에 화학적으로 결합되어 전자 전도형 롤러의 가교화를 위한 관능기의 역할을 하는 첨가제로서, 상기 알콕시 실란 화합물은 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라-n-프로폭시실란, 메틸-트리에톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리(2-메톡시에톡시)실란, 3-메타크릴로일옥시프로필-트리메톡시실란(3-methacryloyloxypropyl-trimethoxysilane), 3-메르캅토프로필-트리메톡시실란(3-mercaptopropyl-trimethoxysilane), 3-아미노프로필-트리메톡시실란(3-aminopropyl-trimethoxysilane), 3-글리시딜옥시프로필-트리메톡시실란(3-glycidyloxypropyl-trimethoxysilane) 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.
본 발명의 한 구체예에서 상기 현상 롤러 제조용 조성물은, 페놀계 산화 방지제인 펜타에리트리틸-테트라키스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)-프로피오네이트], 2,2'-티오디에틸비스-[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)-프로피오네이트], 옥타데실-3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트, 4,4'-티오비스(6-t-부틸-m-크레졸), 트리에틸렌글리콜-비스-3(3-t-부틸-4-히드록시-5-메틸페닐)프로피오네이트, 4,4'-싸이오비스[2-(1,1-디-메티에틸)-5-메틸-페놀, 테트라키스-메틸렌(3,5-디-터트-뷰틸-4-하이드록시시나네이트)-메탄 및 에스테르계 산화 방지제인 디라우릴 티오디프로피오네이트로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 산화 방지제를 탄소나노튜브 1 중량부에 대하여 0.02 내지 3 중량부로 추가로 포함할 수 있다. 산화 방지제는 상기 플라스틱 고분자 롤러의 노화를 방지하고 열안정성을 향상시키기 위해 사용된다.
본 발명의 다른 구체예에서 상기 현상 롤러 제조용 조성물은, 왁스 계열인 PE 왁스, 파라핀 왁스 및 스테아린산 계열인 스테아린산 아연, 스테아린산 마그네슘, 스테아린산 칼슘으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 활제를 탄소나노튜브 1 중량부에 대하여 0.02 내지 3 중량부로 추가로 포함할 수 있다. 활제는 압출기에 투입되는 재료의 가공성을 향상시키기 위해 사용된다.
본 발명의 또 다른 구체예에서 상기 현상 롤러 제조용 조성물은, 디부틸틴디라우레이트, 디부틸틴디말레이트, 디부틸틴디아세테이트, 디부틸주석디라우에이트, 디옥틸주석말리에이트, 디부틸주석디아세테이트, 디부틸틴디옥토에이트, 테트라부틸티타네이트, 헥실아민, 디부틸아민초산, 제일 주석, 제일 주석 옥토에이트, 납 나프텐에이트, 아연 카프릴레이트 및 코발트 나프텐 에이트로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 촉매를 탄소나노튜브 1 중량부에 대하여 0.001 내지 1 중량부로 추가로 포함할 수 있다. 상기 촉매는 수가교 시간을 단축시키기 위해 사용된다.
또한 본 발명은 상기 현상 롤러 제조용 조성물을 이용하여 형성되는 현상 롤러를 제공한다.
현상 롤러는 통상적으로 롤러 중심에 있는 샤프트, 샤프트의 주위에 동심원 형상으로 적층된 탄성층 및 탄성층을 둘러싸고 있는 피복층으로 구성된다. 본 발명에 따른 현상 롤러 제조용 조성물은 상기 피복층을 형성하는 데에 사용된다.
또한 본 발명은 상기 현상 롤러 제조용 조성물을 가압식 니더로 혼련하는 단계를 포함하는 현상 롤러 제조용 수지복합체의 제조방법을 제공한다.
본 발명에서 사용되는 "수지복합체"란 상기 현상 롤러를 구성하는 피복층을 형성하는 성분을 의미하는 것으로, 압출 성형과정을 거쳐 피복층을 제조하기 이전의 상태를 의미한다. 현상 롤러 제조용 수지복합체를 제조하는 방법은 폴리올레핀, 고무, 탄소나노튜브 및 가교제를 포함하는 현상 롤러 제조용 조성물을 가압식 니더로 혼련하는 단계; 가압식 니더에서 혼련된 시료를 압출하는 단계; 및 압출된 시료를 탈수 및 건조시키는 단계로 구성된다. 또한 경우에 따라 혼련된 시료를 압출한 후 펠렛타이징하는 단계를 추가할 수 있다. 상기 가압식 니더는 고속으로 회전하는 트윈로터를 지니는 가압식 니더를 사용하는 것이 바람직하며, 150℃ 내지 200℃에서 수행하는 것이 바람직하다. 고속으로 회전하는 트윈로터를 지니는 가압식 니더는 전단속도(회전속도)를 크게 하여 베이스 폴리머 내 탄소나노튜브의 분산성능을 향상시키고 균일성을 가질 수 있게 해준다. 상기 압출하는 방법 및 압출된 시료 를 탈수 및 건조시키는 방법은 당업계에 공지된 통상의 방법을 제한 없이 사용할 수 있다. 상기 방법에 의해 제조된 수지복합체는 이후 압출 성형하는 단계를 거쳐 현상 롤러의 피복층으로 만들어지고, 샤프트 및 탄성층과 조합되어 롤러를 형성하게 된다. 상기 수지복합체는 페이스트(paste), 블록(block), 펠렛(pellet) 등 어떤 형태로도 제한 없이 제조 및 사용 가능하다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 다만 하기의 실시예는 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
< 실시예 1 내지 3> <비교에 1 내지 5> 현상 롤러 제조용 수지복합체의 제조
하기 표 1의 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 5에 해당하는 조성을 갖는 현상 롤러 제조용 조성물을 고속으로 회전하는 트윈로터를 지니는 가압식 니더(Kneader)[Kneader Machine, FSM 3 × 15, 화인기계공업, 대한민국]로 약 170℃에서 각각 혼련하였다. 고속으로 회전하는 트윈로터를 지니는 가압식 니더의 전단속도(회전속도)를 크게 하여 베이스 폴리머 내 탄소나노튜브의 분산성능을 향상 시키고 균일성을 가질 수 있도록 하였다. 가압식 니더에서 혼련된 시료는 압출기(Extruder, 화인기계공업, 대한민국)로 옮겨 압출하였다. 그 다음, 상기 압출기 로 압출한 혼합물을 탈수 및 건조시켜 현상 롤러 제조용 수지복합체를 제조하였다.
표 1은 현상 롤러 제조용 조성물의 조성(단위: phr)을 나타낸 표이다.
구 분 실시예 1 실시예 2 실시예
3		 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5
베이스수지 에틸렌비닐아세테이트
(VA: 28%, MI : 4g/10min)		 60 60 60 60 60 60 60 60
에틸렌비닐아세테이트
(VA: 33%, MI : 16g/10min)		 20 20 20 20 20 20 20 20
아크릴로니트릴 부타디엔 공중합체 20 20 20 20 20 20 20 20
전기
전도성
충전제		 다중벽 탄소나노튜브
(MWCNT)		 1 2 3 - - - - -
카본블랙(고순도 퍼니스 블랙) - - - 10 15 20 10 20
클레이 - - - - - - 10 10
첨가제 산화방지제 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
활제 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
활제 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
과산화물 가교제 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
총 합계(phr) 103.6 104.6 105.6 112.6 117.6 122.6 122.6 132.6
< 실험예 > 현상 롤러 제조용 수지복합체의 물성
상기 실시예에 의해 제조된 각각의 수지복합체를 80 내지 120℃의 오픈롤[Open Roll, 화인기계, 대한민국]로 10분 동안 1차 혼련한 후 170℃에서 15분간 200kg/cm2의 압력으로 프레스 시험기에서 가교 반응시켜 시트 형태로 제작하였다. 하기와 같은 방법으로 물성을 시험하였으며, 그 결과는 표 2와 같다.
가. 밀도
상온, 1기압에서, 반도전 수지 조성물을 ASTM D 792 (Standard Test Method for Density and Specific Gravity of Plastics by Displacement, Annual Book of ASTM Standards D792, Vol. 08.01, pp. 185-188, 1998.)에 의해 측정하였다.
표 2에 의하면 충전제로 카본블랙 및/또는 클레이를 사용한 비교예 1 내지 5에 비해 다중벽 탄소나노튜브를 사용한 실시예 1 내지 3의 밀도가 더 낮은 것을 알 수 있다.
나. 인장강도 / 신장률
IEC 60811-1-1에 준하여 인장속도 200mm/분을 유지하면서 측정하였다. 인장강도 11MPa 이상, 신장율 300%이상이어야 바람직하다.
표2에 의하면 실시예 및 비교예 모두 인장강도는 11MPa 이상, 신장율 300%로서 우수하다.
다. 표면저항( Surface Resistivity )
표면의 두 전극의 가해진 직류 전압을 표면의 얇은 층에 흐르는 전류로 나눈 값으로 전기 전도성 재료의 표면저항을 Multi Tester기를 이용하여 측정하였다.
표 2에 의하면 충전제인 다중벽 탄소나노튜브, 카본블랙 및 클레이 모두 첨가량이 증가할수록 표면저항이 낮아짐을 알 수 있다. 그러나 다중벽 탄소나노튜브를 사용한 실시예 1 내지 3에서는 저항이 균일함에 비해 카본블랙 및/또는 클레이를 사용한 비교예 1 내지 5에서는 저항이 불균일함을 알 수 있다.
라. 분산성(표면 평활성/ Surface Smoothness )
저배율(× 20~40)용 연속 확대 관찰 시험장비를 이용하여 압출 시트 표면의 돌기 개수와 돌기 폭을 측정하였다.
표 2에 의하면, 다중벽 탄소나노튜브를 사용한 실시예 1 내지 3의 분산성(표면평활성)은 매우 높은 반면, 카본블랙 및 클레이의 사용량이 늘어날수록 분산성(표면평활성)이 떨어짐을 알 수 있다.
마. 경도
상온 1기압, 23℃에서 ASTM D 2240에 의해 Shore A로 측정하였다.
표 2에 의하면, 다중벽 탄소나노튜브를 사용한 실시예의 경도가 카본블랙 및/또는 클레이를 사용한 비교예의 경도보다 낮음을 알 수 있다.
바. 내마모성
KSC 3004 방법에 준하여 마모성을 평가하였다.
표 2 에 의하면, 다중벽 탄소나노튜브가 전체 조성물의 1 중량% 이상으로 포함될 경우 카본블랙 및/또는 클레이를 사용하지 않아도 내마모성이 우수함을 알 수 있다.
표2는 현상 롤러 제조용 수지복합체의 물성을 나타낸 표이다.
시험 항목 단위 실시예
1		 실시예 2 실시예 3 비교예
1		 비교예 2 비교예 3 비교예
4		 비교예 5
밀도 g/㎤ 0.970 0.973 0.976 1.020 1.025 1.031 1.055 1.094
인장강도 kgf/㎟ 1.53 1.50 1.46 1.90 1.95 2.01 1.96 2.12
신장율 % 355 342 321 320 315 305 356 309
표면저항
(1000 * 1000mm Sheet)		 Ωㆍsq 1013이상
절연체		 108 105 1013이상
절연체		 108 105 1013이상
절연체		 106
균일성 1013균일 108 균일 105 균일 불균일 107~9
불균일		 104~7
불균일		 불균일 107~8
불균일
분산성
(표면평활성)		 251㎛↑ EA/60㎠ 0 0 0 0 0 0 0 0
201~250㎛ EA/60㎠ 0 0 0 0 0 0 0 0
101~200㎛ EA/60㎠ 0 0 0 0 0 0 0 0
51~100㎛ EA/60㎠ 0 0 0 1 3 4 6 7
30~51㎛ EA/60㎠ 0 0 2 5 7 9 10 12
경도 Shore A 76 77 78 82 84 86 83 87
Shore D 26 27 28 32 34 36 33 37
내마모성 사용회수 5000회 불합격 합격 합격 불합격 불합격 합격 합격 합격

Claims (12)

  1. 폴리올레핀, 고무, 탄소나노튜브 및 가교제를 포함하는 현상 롤러 제조용 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄소나노튜브는 전체 조성물의 1 내지 5 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 롤러 제조용 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 탄소나노튜브 1 중량부에 대하여 폴리올레핀 10 내지 80 중량부, 고무 2 내지 20 중량부 및 가교제 0.2 내지 3 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤러 제조용 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    폴리올레핀은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌 및 에틸렌비닐아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 현상 롤러 제조용 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    고무는 니트릴 부타디엔 고무, 아크릴로니트릴 부타디엔 고무, 아크릴로니트릴 부타디엔 이소프렌 고무 및 에틸렌 프로필렌 고무로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 현상 롤러 제조용 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    탄소나노튜브는 단중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브 및 다발형 탄소나노튜브로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 현상 롤러 제조용 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    가교제는 과산화물 가교제, 방사선 가교제 또는 실란 가교제인 것을 특징으로 하는 현상 롤러 제조용 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    페놀계 산화 방지제인 펜타에리트리틸-테트라키스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)-프로피오네이트], 2,2'-티오디에틸비스-[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)-프로피오네이트], 옥타데실-3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트, 4,4'-티오비스(6-t-부틸-m-크레졸), 트리에틸렌글리콜-비스-3(3-t-부틸-4-히드록시-5-메틸페닐)프로피오네이트, 4,4'-싸이오비스[2-(1,1-디-메티에틸)-5-메틸-페놀, 테트라키스-메틸렌(3,5-디-터트-뷰틸-4-하이드록시시나네이트)-메탄 및 에스테르계 산화 방지제인 디라우릴 티오디프로피오네이트로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 산화 방지제를 탄소나노튜브 1 중량부에 대하여 0.02 내지 3 중량부로 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 현상 롤러 제조용 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    왁스 계열인 PE 왁스, 파라핀 왁스 및 스테아린산 계열인 스테아린산 아연, 스테아린산 마그네슘, 스테아린산 칼슘으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 활제를 탄소나노튜브 1 중량부에 대하여 0.02 내지 3 중량부로 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 현상 롤러 제조용 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    디부틸틴디라우레이트, 디부틸틴디말레이트, 디부틸틴디아세테이트, 디부틸주석디라우에이트, 디옥틸주석말리에이트, 디부틸주석디아세테이트, 디부틸틴디옥토에이트, 테트라부틸티타네이트, 헥실아민, 디부틸아민초산, 제일 주석, 제일 주석 옥토에이트, 납 나프텐에이트, 아연 카프릴레이트 및 코발트 나프텐 에이트로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 촉매를 탄소나노튜브 1 중량부에 대하여 0.001 내지 1 중량부로 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 현상 롤러 제조용 조성물.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 조성물을 이용하여 형성되는 현상 롤러.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 조성물을 가압식 니더로 혼련하는 단계를 포함하는 현상 롤러 제조용 수지복합체의 제조방법.
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