KR20200016277A

KR20200016277A - 정착 부재 형성용 실리콘 고무 조성물 및 정착 부재

Info

Publication number: KR20200016277A
Application number: KR1020197037995A
Authority: KR
Inventors: 마사카즈 아리에
Original assignee: 다우 도레이 캄파니 리미티드
Priority date: 2017-06-06
Filing date: 2018-06-05
Publication date: 2020-02-14
Also published as: EP3637193A4; US20200157346A1; EP3637193A1; KR102555551B1; WO2018225750A1; JPWO2018225750A1; CN110622072A; JP7116056B2

Abstract

본 발명의 정착 부재 형성용 실리콘 고무 조성물은 (A) 1분자 중에 적어도 2개의 알케닐기를 갖는 오르가노폴리실록산, (B) 평균 입경이 1∼100 ㎛인 흑연, 및 (C) 경화제로 적어도 이루어지고, 저열용량이며, 고열 전도성을 갖고, 열에이징에 의해서도 스킨층이 잘 형성되지 않는 정착 롤이나 정착 벨트 등 정착 부재의 형성에 바람직하다. 또한, 본 발명의 정착 부재는 상기 조성물을 사용하여 형성되어 저열용량이며, 고열 전도성을 갖고, 내열성이 우수하다.

Description

정착 부재 형성용 실리콘 고무 조성물 및 정착 부재

본 발명은 정착 부재 형성용 실리콘 고무 조성물, 및 당해 조성물을 사용하여 형성된 정착 부재에 관한 것이다.

실리콘 고무 조성물은 경화하여 전기 절연성, 내열성, 내후성, 및 난연성이 우수한 실리콘 고무를 형성하기 때문에, 가전, 건축, 자동차, OA 기기, 사무기 등의 분야에서 폭넓게 사용되고 있다. 특히 그 내열성을 살려, 알루미나 등의 고열 전도성 필러를 함유하는 실리콘 고무 조성물이 복사기나 레이저 프린터에 사용되는 정착 롤이나 정착 벨트 등의 정착 부재를 형성하기 위한 재료로서 이용되고 있다(특허문헌 1 참조).

근래에는 복사기나 레이저 프린터의 기동 시간을 짧게 하여 대기 전력을 절감하기 위해 저열용량의 실리콘 고무가 요구되고 있지만, 알루미나를 함유하는 실리콘 고무는 비중이 크고, 그에 따라 열용량이 커진다고 하는 과제가 있다. 또한, 정착 부재에서는 실리콘 고무 위에 불소 수지를 피복하는 타입이 많이 채용되고 있지만, 알루미나를 함유하는 실리콘 고무는 불소 수지를 피복할 때 고온에서의 열에이징에 의해, 그 표면에 딱딱한 스킨층이 형성되는 경향이 있어, 정착 부재로서의 특성이 변화한다고 하는 과제도 있다.

일본 공개특허공보 2002-072728호

본 발명의 목적은 저열용량이며, 고열 전도성을 갖고, 고온에서의 열에이징에 의해서도 스킨층이 잘 형성되지 않는 정착 부재의 형성에 바람직한 실리콘 고무 조성물, 및 당해 조성물을 사용하여 형성된 저열용량이며, 고열 전도성을 갖고, 내열성이 우수한 정착 부재를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 정착 부재 형성용 실리콘 고무 조성물은

(A) 1분자 중에 적어도 2개의 알케닐기를 갖는 오르가노폴리실록산 100 질량부,

(B) 평균 입경이 1∼100 ㎛인 흑연 10∼300 질량부, 및

(C) 유효량의 경화제

로 적어도 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 (B) 성분은 구 형상 흑연인 것이 바람직하다.

상기 (C) 성분은 (C₁) 1분자 중에 적어도 2개의 규소 원자 결합 수소 원자를 갖는 오르가노폴리실록산{(A) 성분 중의 알케닐기 1 몰에 대해, 본 성분 중의 규소 원자 결합 수소 원자가 0.1∼10 몰이 되는 양} 및 (C₂) 촉매량의 히드로실릴화 반응용 촉매인 것이 바람직하고, 추가로 (D) 경화 지연제를 0.001∼5 질량부 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 정착 부재는 상기 실리콘 고무 조성물을 경화하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이 정착 부재는 정착 롤 또는 정착 벨트인 것이 바람직하다.

본 발명의 정착 부재 형성용 실리콘 고무 조성물은 저열용량이며, 고열 전도성을 갖고, 고온에서의 열에이징에 의해서도 스킨층이 잘 형성되지 않는, 정착 롤이나 정착 벨트 등의 정착 부재에 바람직한 실리콘 고무를 형성한다고 하는 특징이 있다. 또한, 본 발명의 정착 부재는 저열용량이며, 고열 전도성을 갖고, 내열성이 우수하다고 하는 특징이 있다.

먼저, 본 발명의 정착 부재 형성용 실리콘 고무 조성물에 대해 상세하게 설명한다.

(A) 성분은 1분자 중에 적어도 2개의 알케닐기를 갖는 오르가노폴리실록산이다. (A) 성분 중의 알케닐기로는, 비닐기, 알릴기, 부테닐기, 펜테닐기, 헥세닐기, 헵테닐기, 옥테닐기, 노네닐기, 데세닐기, 운데세닐기, 도데세닐기 등의 탄소수 2∼12의 알케닐기가 예시되며, 경제성, 반응성이라는 점에서 비닐기, 알릴기, 헥세닐기, 옥테닐기가 바람직하다. (A) 성분 중의 알케닐기의 결합 위치는 한정되지 않으며, 예를 들면, 분자쇄 말단의 규소 원자 및/또는 분자쇄 중의 규소 원자에 결합되어 있어도 된다. 또한, (A) 성분의 알케닐기 이외의 규소 원자에 결합되어 있는 기로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 운데실기, 도데실기 등의 탄소수 1∼12의 알킬기; 페닐기, 트릴기, 자일릴기, 나프틸기 등의 탄소수 6∼12의 아릴기; 벤질기, 페네틸기 등의 탄소수 7∼12의 아랄킬기; 3-클로로프로필기, 3,3,3-트리플루오로프로필기 등의 할로겐 치환의 탄소수 1∼12의 알킬기가 예시되며, 경제성, 내열성이라는 점에서 메틸기, 페닐기가 바람직하다. 또한, (A) 성분 중의 규소 원자에는 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위에서, 메톡시기, 에톡시기, n-프로폭시기, i-프로폭시기, n-부톡시기, sec-부톡시기, tert-부톡시기 등의 알콕시기, 혹은 수산기가 소량 결합되어 있어도 된다.

(A) 성분의 분자 구조는 한정되지 않으며, 예를 들면, 직쇄형, 분기쇄형, 일부 분기쇄를 갖는 직쇄형, 수지형(덴드리머형)을 들 수 있고, (A) 성분은 이들 분자 구조를 갖는 1종의 오르가노폴리실록산이어도 되며, 또한, 이들 분자 구조를 갖는 2종 이상의 오르가노폴리실록산의 혼합물이어도 된다.

(A) 성분의 25℃에 있어서의 점도는 한정되지 않지만, 바람직하게는 50∼1,000,000 mPa·s 범위 내, 200∼500,000 mPa·s 범위 내, 혹은 1,000∼100,000 mPa·s 범위 내이다. 이는 (A) 성분의 25℃에 있어서의 점도가 상기 범위의 하한 이상이면, 얻어지는 실리콘 고무의 물리 특성이 향상하기 때문이고, 또한, 상기 범위의 상한 이하이면, 얻어지는 실리콘 고무 조성물의 취급 작업성이 향상하기 때문이다. 또한, 본 발명에 있어서, 점도는 JIS K 7117-1987 "액상 수지의 회전 점도계에 의한 점도 시험 방법"에 규정된 회전 점도계에 의해 측정할 수 있다. 또한, (A) 성분의 일부로서, JIS K 6249에 규정된 가소도가 100∼800인 검(gum)형 오르가노폴리실록산을 사용함으로써, 본 조성물의 저장 중, (B) 성분의 침강 분리를 억제하는 것이 기대된다.

이러한 (A) 성분으로는, 분자쇄 양말단 디메틸비닐실록시기 봉쇄 디메틸폴리실록산, 분자쇄 양말단 메틸페닐비닐실록시기 봉쇄 디메틸폴리실록산, 분자쇄 양말단 디메틸비닐실록시기 봉쇄 디메틸실록산·메틸페닐실록산 공중합체, 분자쇄 양말단 트리메틸실록시기 봉쇄 메틸비닐실록산·디메틸실록산 공중합체, 분자쇄 양말단 디메틸비닐실록시기 봉쇄 메틸비닐실록산·디메틸실록산 공중합체, 분자쇄 양말단 디메틸비닐실록시기 봉쇄 메틸(3,3,3-트리플루오로프로필)폴리실록산, 분자쇄 양말단 디메틸비닐실록시기 봉쇄 메틸(3,3,3-트리플루오로프로필)실록산·디메틸실록산 공중합체, 분자쇄 양말단 실란올기 봉쇄 메틸비닐실록산·디메틸실록산 공중합체, 분자쇄 양말단 실란올기 봉쇄 메틸비닐실록산·메틸페닐실록산·디메틸실록산 공중합체, 식: (CH₃)₃SiO_1/2로 나타내는 실록산 단위와 식: (CH₃)₂(CH₂=CH)SiO_1/2로 나타내는 실록산 단위와 식: CH₃SiO_3/2로 나타내는 실록산 단위와 식: (CH₃)₂SiO_2/2로 나타내는 실록산 단위로 이루어지는 오르가노실록산 공중합체가 예시된다.

(B) 성분은 평균 입경이 1∼100 ㎛ 범위 내, 바람직하게는 1∼50 ㎛ 범위 내, 1∼40 ㎛ 범위 내, 5∼40 ㎛ 범위 내, 5∼35 ㎛ 범위 내, 5∼30 ㎛ 범위 내, 혹은 10∼30 ㎛ 범위 내의 흑연이다. 이는 (B) 성분의 평균 입경이 상기 범위의 하한 이상이면, 실리콘 고무 조성물에 다량의 (B) 성분을 배합할 수 있기 때문이고, 또한, 상기 범위의 상한 이하이면, 얻어지는 실리콘 고무의 물리 특성이 양호하기 때문이다. 여기서, 이 평균 입경은, 예를 들면 레이저광 회절법 등의 분석 수단을 사용한 입도 분포계에 의해, 누적 중량 평균값; D50(또는 메디안 직경) 등으로서 구할 수 있다.

(B) 성분은 천연, 인조 중 어느 것이어도 되고, 형상으로는 구 형상, 비늘 형상, 비늘 조각 형상 등이 예시되며, (B) 성분으로는 이들 형상을 갖는 단일의 흑연, 혹은 2종 이상 병용하여 이루어지는 흑연 혼합물을 사용할 수 있고, 비교적 열용량이 낮으며, 열전도율이 높은 실리콘 고무를 형성하기 쉽다는 점에서, 적어도 구 형상 흑연을 사용하는 것이 바람직하다.

이러한 (B) 성분은 예를 들면, 츄에쓰 흑연 공업소사 제조의 상품명: WF-15C, G-6S, BF-3AK, 후지 흑연 공업사 제조의 상품명: WF-010, WF-015, FT-2, JSG-25, 닛폰 흑연 공업의 상품명: CGB-20, CGB-50, 혹은 이토 흑연 공업의 상품명: SG-BH8, SG-BH, SG-BL30, SG-BL40으로서 입수 가능하다.

(B) 성분의 함유량은 (A) 성분 100 질량부에 대해 10∼300 질량부의 범위 내이며, 바람직하게는 10∼250 질량부 범위 내, 혹은 20∼200 질량부의 범위 내이다. 이는 (B) 성분의 함유량이 상기 범위의 하한 이상이면, 얻어지는 실리콘 고무의 열전도율을 크게 하지만, 그 열용량을 작게 할 수 있기 때문이고, 또한, 상기 범위의 상한 이하이면, 얻어지는 실리콘 고무 조성물의 취급 작업성이 양호하기 때문이다.

(C) 성분은 경화제이며, 본 조성물이 히드로실릴화 반응으로 경화하는 타입의 것이면, (C₁) 1분자 중에 적어도 2개의 규소 원자 결합 수소 원자를 갖는 오르가노폴리실록산 및 (C₂) 히드로실릴화 반응용 촉매이며, 본 조성물이 라디칼 반응으로 경화하는 타입의 것이면, (C₃) 유기 과산화물이다.

(C₁) 성분은 1분자 중에 적어도 2개의 규소 원자 결합 수소 원자를 갖는 오르가노폴리실록산이다. (C₁) 성분 중의 규소 원자 결합 수소 원자의 결합 위치는 한정되지 않으며, 분자쇄 말단 및/또는 분자쇄 중의 규소 원자에 결합되어 있어도 된다. 또한, (C₁) 성분 중의 수소 원자 이외의 규소 원자에 결합하는 기로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 운데실기, 도데실기 등의 탄소수 1∼12의 알킬기; 페닐기, 트릴기, 자일릴기 등의 탄소수 6∼20의 아릴기; 벤질기, 페네틸기 등의 탄소수 7∼20의 아랄킬기; 3-클로로프로필기, 3,3,3-트리플루오로프로필기 등의 할로겐 치환의 탄소수 1∼12의 알킬기가 예시되며, 경제성, 내열성이라는 점에서 메틸기, 페닐기가 바람직하다. 또한, (C₁) 성분 중의 규소 원자에는 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위에서, 메톡시기, 에톡시기, n-프로폭시기, i-프로폭시기, n-부톡시기, sec-부톡시기, tert-부톡시기 등의 알콕시기, 혹은 수산기가 소량 결합되어 있어도 된다.

(C₁) 성분의 분자 구조는 한정되지 않으며, 예를 들면, 직쇄형, 분기쇄형, 일부 분기쇄를 갖는 직쇄형, 수지형(덴드리머형)을 들 수 있고, (C₁) 성분은 이들 분자 구조를 갖는 1종의 오르가노폴리실록산이어도 되며, 또한, 이들 분자 구조를 갖는 2종 이상의 오르가노폴리실록산의 혼합물이어도 된다.

(C₁) 성분의 25℃에 있어서의 동점도는 한정되지 않지만, 바람직하게는 1∼100,000 ㎟/s 범위 내, 1∼10,000 ㎟/s 범위 내, 혹은, 1∼5,000 ㎟/s 범위 내이다. 이는 (C₁) 성분의 25℃에 있어서의 동점도가 상기 범위의 하한 이상이면, 얻어지는 실리콘 고무의 물리 특성이 향상하기 때문이고, 또한, 상기 범위의 상한 이하이면, 얻어지는 실리콘 고무 조성물의 취급 작업성이 향상하기 때문이다. 또한, 본 발명에 있어서, 동점도는 JIS Z 8803-1991 "액체의 점도-측정 방법"에 규정된 우벨로데형 점도계에 의해 측정할 수 있다.

이러한 (C₁) 성분으로는, 분자쇄 양말단 트리메틸실록시기 봉쇄 메틸하이드로겐폴리실록산, 분자쇄 양말단 트리메틸실록시기 봉쇄 디메틸실록산·메틸하이드로겐실록산 공중합체, 분자쇄 양말단 디메틸하이드로겐실록시기 봉쇄 디메틸폴리실록산, 분자쇄 양말단 디메틸하이드로겐실록시기 봉쇄 메틸하이드로겐폴리실록산, 분자쇄 양말단 디메틸하이드로겐실록시기 봉쇄 디메틸실록산·메틸하이드로겐실록산 공중합체, 고리형 메틸하이드로겐폴리실록산, 식: (CH₃)₃SiO_1/2로 나타내는 실록산 단위와 식: (CH₃)₂HSiO_1/2로 나타내는 실록산 단위와 식: SiO_4/2로 나타내는 실록산 단위로 이루어지는 오르가노실록산, 테트라키스(디메틸하이드로겐실록시)실란, 메틸트리스(디메틸하이드로겐실록시)실란이 예시된다.

(C₁) 성분의 함유량은 (A) 성분 중의 규소 원자 결합 알케닐기 1 몰에 대해, 본 성분 중의 규소 원자 결합 수소 원자가 0.1∼10 몰의 범위 내가 되는 양이며, 바람직하게는 0.1∼5 몰의 범위 내가 되는 양, 혹은 0.5∼5 몰의 범위 내가 되는 양이다. 이는 (C₁) 성분의 함유량이 상기 범위의 하한 이상이면, 얻어지는 실리콘 고무 조성물이 충분히 경화하기 때문이며, 한편, 상기 범위의 상한 이하이면, 얻어지는 실리콘 고무의 내열성이 향상하기 때문이다.

(C₂) 성분의 히드로실릴화 반응용 촉매는 본 조성물의 경화를 촉진하기 위한 촉매이다. (C₂) 성분으로는, 백금 미세 분말, 백금흑, 염화백금산, 4염화백금, 알코올 변성 염화백금산, 백금의 올레핀 착물, 백금의 알케닐실록산 착물, 백금의 카르보닐 착물, 이들 백금계 촉매를 포함하는 메틸메타크릴레이트 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리스티렌 수지, 실리콘 수지 등의 열가소성 유기 수지 분말 등의 백금계 촉매; 식: [Rh(O₂CCH₃)₂]₂, Rh(O₂CCH₃)₃, Rh₂(C₈H₁₅O₂)₄, Rh(C₅H₇O₂)₃, Rh(C₅H₇O₂)(CO)₂, Rh(CO)[Ph₃P](C₅H₇O₂), RhX₃[(R)₂S]₃, (R'₃P)₂Rh(CO)X, (R² ₃P)₂Rh(CO)H, Rh₂X₂Y₄, H_fRh_g(En)_hCl_i, 또는 Rh[O(CO)R]_3-j(OH)_j로 나타내는 로듐계 촉매(식 중, X는 수소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 또는 요오드 원자이고, Y는 메틸기, 에틸기 등의 알킬기, CO, C₈H₁₄, 또는 0.5C₈H₁₂이며, R은 메틸기, 에틸기, 프로필기 등의 알킬기; 시클로헵틸기, 시클로헥실기 등의 시클로알킬기; 또는 페닐기, 자일릴기 등의 아릴기이며, R'는 메틸기, 에틸기, 프로필기 등의 알킬기; 페닐기, 트릴기, 자일릴기 등의 아릴기; 메톡시기, 에톡시기 등의 알콕시기; 또는 페녹시기 등의 알릴옥시기이고, En은 에틸렌, 프로필렌, 부텐, 헥센 등의 올레핀이며, f는 0 또는 1이고, g는 1 또는 2이며, h는 1∼4의 정수이고, i는 2, 3, 또는 4이며, j는 0 또는 1이다.); 식: Ir(OOCCH₃)₃, Ir(C₅H₇O₂)₃, [Ir(Z)(En)₂]₂, 또는 [Ir(Z)(Dien)]₂로 나타내는 이리듐계 촉매(식 중, Z는 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자, 또는 메톡시기, 에톡시기 등의 알콕시기이고, En은 에틸렌, 프로필렌, 부텐, 헥센 등 올레핀이며, Dien은 시클로옥타디엔이다.)가 예시된다.

본 조성물에 있어서, (C₂) 성분의 함유량은 촉매량이며, 바람직하게는 (A) 성분 및 (C₁) 성분의 합계량에 대해, 본 성분 중의 백금족 금속이 질량 단위로 0.01∼1,000 ppm 범위 내가 되는 양, 혹은 0.1∼500 ppm 범위 내가 되는 양이다.

(C₃) 성분은 유기 과산화물이며, 유기 과산화물 경화형 실리콘 고무 조성물에 있어서, (A) 성분의 가교 반응을 촉진하기 위한 촉매로서 사용되는 것이면 되고, 종래 공지된 것을 사용할 수 있다. (C₃) 성분으로는, 예를 들면, 디쿠밀퍼옥사이드, 디-tert-부틸퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(tert-부틸퍼옥시)헥산, 벤조일퍼옥사이드, 비스(2-메틸벤조일)퍼옥사이드, 비스(4-메틸벤조일)퍼옥사이드, tert-부틸퍼옥시벤조에이트, tert-부틸퍼옥시이소프로필카보네이트를 들 수 있다.

(C₃) 성분의 함유량은 한정되지 않지만, (A) 성분 100 질량부에 대해, 0.01∼10 질량부 범위 내, 0.05∼10 질량부 범위 내, 0.05∼5 질량부 범위 내, 혹은 0.01∼5 질량부의 범위 내가 바람직하다. 이는 (C₃) 성분의 함유량이 상기 범위의 하한 이상이면, 얻어지는 실리콘 고무 조성물이 충분히 경화하기 때문이며, 한편, 상기 범위의 상한 이하이면, 얻어지는 실리콘 고무에 기포 등이 발생하기 어려워지기 때문이다.

본 조성물에는, 본 조성물이 히드로실릴화 반응으로 경화하는 타입인 경우, 그 경화 속도를 조절하여 취급 작업성을 향상시키기 위해 (D) 경화 지연제를 함유해도 된다. (D) 성분으로는, 1-에티닐시클로헥산-1-올, 2-메틸-3-부틴-2-올, 3,5-디메틸-1-헥신-3-올, 2-페닐-3-부틴-2-올 등의 알킨알코올; 3-메틸-3-펜텐-1-인, 3,5-디메틸-3-헥센-1-인 등의 엔인 화합물; 1,3,5,7-테트라메틸-1,3,5,7-테트라비닐시클로테트라실록산, 1,3,5,7-테트라메틸-1,3,5,7-테트라헥세닐시클로테트라실록산 등의 메틸알케닐실록산 올리고머; 디메틸비스(3-메틸-1-부틴-3-옥시)실란, 메틸비닐비스(3-메틸-1-부틴-3-옥시)실란 등의 알킨옥시실란; 메틸트리스(1-메틸-1-페닐-프로핀옥시)실란, 디메틸비스(1-메틸-1-페닐-프로핀옥시)실란, 메틸트리스(1,1-디메틸-프로핀옥시)실란, 디메틸비스(1,1-디메틸-프로핀옥시)실란 등의 알킨옥시실란 화합물; 그 밖에 벤조트리아졸이 예시된다. 이 (D) 성분의 함유량은 한정되지 않지만, 바람직하게는 (A) 성분 100 질량부에 대해, 0.0001∼5 질량부 범위 내, 0.01∼5 질량부 범위 내, 혹은 0.01∼3 질량부 범위 내이다.

본 조성물에는 얻어지는 실리콘 고무의 열전도성을 더욱 향상시키기 위해, 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위에서, 분쇄 석영, 질화붕소, 탄화규소, 카본 파이버, 카본 나노 튜브 등의 열전도성 충전제를 함유해도 된다. 이러한 열전도성 충전제의 함유량은 한정되지 않지만, (A) 성분 100 질량부에 대해 200 질량부 이하인 것이 바람직하다.

본 조성물은 얻어지는 실리콘 고무의 내열성을 더욱 향상시키기 위해 산화철을 함유해도 된다. 이 산화철의 평균 입경은 한정되지 않지만, 그 분산성이 양호하다는 점에서, 0.01∼0.5 ㎛ 범위 내, 0.02∼0.3 ㎛ 범위 내, 혹은 0.05∼0.2 ㎛ 범위 내의 것이 바람직하다. 본 조성물에 있어서의 산화철의 함유량도 한정되지 않지만, 본 조성물의 취급 작업성을 저하시키지 않고, 한편, 얻어지는 실리콘 고무의 내열성을 향상할 수 있다는 점에서, (A) 성분 100 질량부에 대해 0.1∼20 질량부 범위 내, 혹은 0.5∼15 질량부 범위 내인 것이 바람직하다.

본 조성물은 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위에서, 흄드 실리카, 용융 실리카, 소성 실리카, 침강성 실리카, 졸겔법의 구 형상 실리카, 규조토 등의 실리카 미립자; 보강성이 되는 실리콘계의 레진; 클레이, 탄산칼슘, 이산화티탄 등의 비보강성 충전제; 파네스 블랙, 램프 블랙, 채널 블랙, 서멀 블랙, 오일 블랙, 아세틸렌 블랙 등의 카본 블랙; 산화세륨, 수산화세륨 등의 내열성 향상제; 실리콘 오일 등의 내부 이형제; 접착성이나 성형 가공성을 향상시키기 위한 각종 카본 기능성(functional) 실란; 난연성을 부여시키는 질소 화합물이나 할로겐 화합물 등을 함유해도 된다.

또한, 본 조성물은 (B) 성분이나 그 밖의 충전제를 균일하게 배합하기 위해 이들 표면 처리제를 배합해도 된다. 이 표면 처리제로는, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, n-옥틸트리메톡시실란 등의 오르가노알콕시실란; 테트라메톡시실란, 테트라이소프로폭시실란, 에틸폴리실리케이트 등의 테트라알콕시실란 또는 그 부분 가수분해 축합물; 디메틸디클로로실란, 메틸트리클로로실란 등의 오르가노할로실란; 헥사메틸디실라잔 등의 오르가노실라잔; 실란올기 봉쇄 디오르가노실록산 올리고머, 규소 원자 결합 알콕시기를 함유하는 디오르가노실록산 올리고머, 규소 원자 결합 알콕시기를 함유하는 디오르가노폴리실록산, 고리형의 디오르가노실록산 올리고머 등의 실록산이 예시된다.

본 조성물은 상기 (A)∼(C) 성분, 필요에 따라, 그 밖의 임의의 성분을 공지된 혼합 수단에 의해 균일하게 혼합함으로써 용이하게 조제할 수 있다. 이 혼합 수단으로는, 플래니터리 믹서, 니더 믹서, 로스 믹서, 호바트 믹서가 예시되지만, 이들로 한정되지 않는다. 또한, 본 조성물이 히드로실릴화 반응으로 경화하는 타입인 경우, 각 성분의 혼합 순서에 대해서도 한정은 없고 임의의 순서로 혼합할 수 있지만, 균일한 조성을 얻을 수 있다는 점에서, 미리 (A) 성분의 일부와 (B) 성분, 및 필요에 따라 그 밖의 충전제를 가열하에서 균일하게 혼합한 후, 잔여 (A) 성분과 다른 성분을 혼합하는 것이 바람직하다.

또한, 본 조성물이 히드로실릴화 반응으로 경화하는 타입인 경우, 1액형의 조성물로 할 수도 있지만, 저장 안정성을 고려하여 사용시에 혼합하는 2액형의 조성물로 할 수도 있다. 2액형의 조성물로 하는 경우에는, 일방의 조성물은 (A) 성분, (B) 성분, (C₂) 성분, 및 그 밖의 임의 성분으로 이루어지는 혼합물로 하고, 타방의 조성물은 (A) 성분, (B) 성분, (C₁) 성분, 및 그 밖의 임의 성분으로 이루어지는 혼합물로 하는 것이 일반적이다.

본 조성물을 경화하는 온도는 한정되지 않으며, 일반적으로는 실온∼220℃ 범위 내, 60∼180℃ 범위 내, 혹은 80∼150℃ 범위 내에서 양호하게 경화시킬 수 있다. 실리콘 고무를 충분히 경화시키기 위해, 본 조성물을 실온∼100℃, 혹은 60∼80℃로 가열하고, 그 후 80∼180℃, 혹은 100∼150℃로 가열하여 경화시키는 이른바 스텝 큐어를 행하는 것이 바람직하다. 또한, 실리콘 고무 내의 휘발성 성분을 제거하기 위해, 150∼250℃로 10분간∼2시간 정도의 2차 경화(열에이징)를 행하는 것도 바람직하다.

본 조성물을 경화하여 얻어지는 실리콘 고무의 경도는 한정되지 않지만, JIS K 7312에 규정되는 타입 C 듀로미터 경도 시험기를 사용하여 측정한 경도(이른바, 아스카 C 경도)가 5∼70 범위 내, 혹은 10∼70 범위 내인 것이 바람직하다. 이 경도는 실리콘 고무의 가교 밀도를 저하시키는 것에 의해 조절할 수 있으며, 예를 들면, (A) 성분 중의 알케닐기의 함유량, (C₁) 성분 중의 규소 원자 결합 수소 원자의 함유량, 혹은 (A) 성분 중의 알케닐기에 대한 (C₁) 성분 중의 규소 원자 결합 수소 원자의 몰비 등에 의해 조절할 수 있다.

또한, 본 조성물을 경화하여 얻어지는 실리콘 고무의 열전도율은 한정되지 않지만, 0.5 W/m·K 이상, 0.5∼3 W/m·K, 혹은 0.5∼2 W/m·K인 것이 바람직하다.

다음으로, 본 발명의 정착 부재에 대해 상세하게 설명한다.

본 정착 부재는 상기 실리콘 고무 조성물을 경화하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 본 정착 부재로는, 정착 롤 혹은 정착 벨트가 예시된다. 구체적으로는, 심금(core metal)의 외주면에 실리콘 고무층이 개재된 정착 롤, 혹은 내열성 수지 혹은 금속 박막으로 이루어지는 무단 벨트(endless belt) 등 기재의 표리면 상에 실리콘 고무층이 개재된 정착 벨트가 예시되며, 나아가 상기 실리콘 고무층 상에 불소계 수지층이 표층으로서 형성된 불소계 수지 피복 정착 롤 혹은 불소계 수지 피복 정착 벨트가 예시된다. 본 정착 부재는 저열용량이며, 압축 영구 변형이 작고, 열에이징에 의해서도 스킨층이 잘 형성되지 않는 실리콘 고무로 이루어지므로, 복사기나 레이저 빔 프린터의 정착 롤 혹은 정착 벨트로서 유용하다.

정착 롤의 심금, 혹은 정착 벨트의 벨트 기재의 재질, 치수 등은 롤 혹은 벨트의 종류에 따라 적절히 선정되지만, 실리콘 고무의 탄성을 충분히 발휘할 수 있으며, 또한 효율적으로 열을 전할 수 있다는 점에서, 정착 롤에 있어서의 실리콘 고무층의 두께는 0.1∼5.0 ㎜ 범위 내, 혹은 0.3∼3.0 ㎜ 범위 내인 것이 바람직하다. 한편, 정착 벨트에 있어서의 실리콘 고무층의 두께는 실리콘 고무층의 두께를 균일하게 할 수 있으며, 효율적으로 열을 전할 수 있다는 점에서, 0.05∼2.0 ㎜ 범위 내, 혹은 0.1∼1.0 ㎜ 범위 내인 것이 바람직하다.

불소계 수지로는, 예를 들면, 폴리테트라플루오로에틸렌 수지(PTFE), 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체 수지(PFA), 불화에틸렌-프로필렌 공중합체 수지(FEP), 폴리불화비닐리덴 수지(PVDF), 폴리불화비닐 수지를 들 수 있다.

또한, 불소계 수지층과 실리콘 고무층의 접착성을 향상시키기 위해, 이들의 표면을 코로나 방전 처리, 플라스마 처리, 나트륨나프탈렌법, 액체 암모니아법, 스퍼터 에칭법, 엑시머 레이저법 등으로 처리하는 것이 바람직하다. 나아가, 그 접착 내구성을 향상시키기 위해, 이들의 표면을 프라이머 처리해도 된다.

이 불소계 수지층의 두께는 한정되지 않지만, 통상 0.1 ㎜ 이하이며, 바람직하게는 0.1∼100 ㎛ 범위, 혹은 1∼50 ㎛ 범위이다.

실시예

본 발명의 정착 부재 형성용 실리콘 고무 조성물 및 정착 부재를 실시예에 의해 상세하게 설명한다. 여기서, 실시예 중의 특성은 25℃에 있어서의 값이며, 그 측정은 다음과 같이 하여 행하였다.

＜점도＞

오르가노폴리실록산의 25℃에 있어서의 점도(mPa·s)는 JIS K7117-1에 준거한 B형 점도계에 의해 측정한 값이며, 동점도(㎟/s)는 JIS Z 8803에 준거한 우벨로데형 점도계에 의해 측정한 값이다.

＜밀도＞

JIS K 6268에 준하여 실리콘 고무의 밀도를 측정하였다.

＜경도＞

JIS K 7312에 규정된 타입 C 듀로미터 경도 시험기를 사용하여 실리콘 고무의 경도를 측정하였다.

＜열전도율＞

신속 열전도율계 QTM-500(교토 전자 공업 주식회사 제조)을 사용하여 실리콘 고무의 열전도율을 측정하였다.

＜내열성＞

실리콘 고무를 330℃의 열풍 순환식 오븐 내에 40분간 정치하고, 그 후 실온까지 냉각하였다. 가열 처리 후의 실리콘 고무의 표면을 육안 및 손가락 접촉에 의해 관찰하고, 표면 상태에 변화가 없는 경우를 "○", 표면 상태에 변화가 있는 경우를 "×"로서 평가하였다.

＜경도 변화＞

6 ㎜ 두께의 실리콘 고무 시트를 제작하고, 이를 간극 4 ㎜의 롤 사이에 10회 통과시켰다. 그 후, JIS K 7312에 규정된 타입 C 듀로미터 경도 시험기를 사용하여 실리콘 고무의 경도를 측정하고, 1회 통과시킨 후의 경도를 초기값으로 하여, 초기 경도에 대한 차를 나타내었다.

[실시예 1∼8 및 비교예 1]

하기 성분을 표 1에 나타낸 조성으로 균일하게 혼합하여 정착 부재 형성용 실리콘 고무 조성물을 조제하였다. 얻어진 실리콘 고무의 특성을 표 1에 나타내었다. 여기서, 표 1 중의 SiH/Vi는 (A) 성분 중의 비닐기에 대한 (C₁) 성분 중의 규소 원자 결합 수소 원자의 몰비를 나타낸다.

(A) 성분으로서, 하기 성분을 사용하였다.

(a-1) 성분: 점도 8,000 mPa·s인 분자쇄 양말단 트리메틸실록시기 봉쇄 디메틸실록산·메틸비닐실록산 공중합체(비닐기의 함유량=0.31 질량％)

(a-2) 성분: 점도 10,000 mPa·s인 분자쇄 양말단 디메틸비닐실록시기 봉쇄 디메틸폴리실록산(비닐기의 함유량=0.13 질량％)

(a-3) 성분: 점도 40,000 mPa·s인 분자쇄 양말단 디메틸비닐실록시기 봉쇄 디메틸폴리실록산(비닐기의 함유량=0.09 질량％)

(a-4) 성분: 점도 40,000 mPa·s인 분자쇄 양말단 트리메틸실록시기 봉쇄 디메틸실록산·메틸비닐실록산 공중합체(비닐기의 함유량=0.13 질량％)

(B) 성분으로서, 하기 성분을 사용하였다.

(b-1) 성분: 평균 입경 15 ㎛인 구 형상 흑연 입자

또한, 비교로서, 다음 성분을 사용하였다.

(b-2) 성분: 평균 입경 2.2 ㎛인 부정 형상 알루미나 입자

(b-3) 성분: 평균 입경 10 ㎛인 구 형상 알루미나 입자

(b-4) 성분: 평균 입경 2.5 ㎛인 부정 형상 알루미나 입자

(C₁) 성분으로서, 하기 성분을 사용하였다.

(c-1) 성분: 동점도 10 ㎟/s의 분자쇄 말단이 디메틸하이드로겐실록시기와 트리메틸실록시기로 봉쇄된 디메틸실록산·메틸하이드로겐실록산 공중합체(규소 원자 결합 수소 원자의 함유량=0.39 질량％)

(C₂) 성분으로서, 하기 성분을 사용하였다.

(c-2) 성분: 백금의 1,3-디비닐테트라메틸디실록산 착물의 1,3-디비닐테트라메틸디실록산 용액(백금 금속의 함유량= 약 7,000 ppm)

(D) 성분으로서, 하기 성분을 사용하였다.

(d) 성분: 1-에티닐시클로헥산-1-올 2 질량부와 점도 10,000 mPa·s인 분자쇄 양말단 디메틸비닐실록시기 봉쇄 디메틸폴리실록산(비닐기의 함유량=0.13 질량％) 98 질량부의 혼합물

그 밖의 성분으로서, 하기 성분을 사용하였다.

석영 분말: 평균 입경 5 ㎛인 석영 분말(주식회사 타츠모리 제조의 크리스타라이트 VX-S2)

산화철 MB: 평균 입경 0.17 ㎛인 산화철(바이엘사 제조의 상품명: 바이페록스) 40 질량부와 점도 10,000 mPa·s인 분자쇄 양말단 디메틸비닐실록시기 봉쇄 폴리디메틸실록산(비닐기의 함유량=0.13 질량％) 60 질량부의 혼합물

표면 처리제: 점도 40 mPa·s인 분자쇄 양말단 실란올기 봉쇄 디메틸실록산 폴리실록산

[실시예 9∼13]

상기 성분에 더하여, 하기 성분을 표 2에 나타낸 조성으로 균일하게 혼합하여 정착 부재 형성용 실리콘 고무 조성물을 조제하였다. 얻어진 실리콘 고무의 특성을 표 2에 나타내었다. 여기서, 표 2 중의 SiH/Vi는 (A) 성분 중의 비닐기에 대한 (C₁) 성분 중의 규소 원자 결합 수소 원자의 몰비를 나타낸다.

(A) 성분으로서, 추가로 하기 성분을 사용하였다.

(a-5) 성분: 점도 2,000 mPa·s인 분자쇄 양말단 디메틸비닐실록시기 봉쇄 디메틸폴리실록산(비닐기의 함유량=0.23 질량％)

(a-6) 성분: JIS K 6249에 규정된 가소도가 160이며, 1분자 중에 적어도 2개의 비닐기를 갖는 검형 디메틸실록산·메틸비닐실록산 공중합체(비닐기의 함유량=0.22 질량％)

그 밖의 성분으로서, 추가로 하기 성분을 사용하였다.

카본 블랙 MB: 아세틸렌 블랙(덴카 블랙: 덴키 화학 공업 주식회사 제조) 20 질량부와 점도 2,000 mPa·s인 분자쇄 양말단 디메틸비닐실록시기 봉쇄 폴리디메틸실록산(비닐기의 함유량=0.23 질량％) 80 질량부의 혼합물

본 조성물은 저열용량이며, 고열 전도성을 갖고, 열에이징에 의해서도 스킨층이 잘 형성되지 않는 실리콘 고무를 형성하므로, 복사기나 레이저 프린터에 사용되는 정착 롤이나 정착 벨트 등의 정착 부재 형성용 재료로서 바람직하다.

Claims

(A) 1분자 중에 적어도 2개의 알케닐기를 갖는 오르가노폴리실록산 100 질량부,
(B) 평균 입경이 1∼100 ㎛인 흑연 10∼300 질량부, 및
(C) 유효량의 경화제
로 적어도 이루어지는 정착 부재 형성용 실리콘 고무 조성물.
제 1 항에 있어서,
(B) 성분이 구 형상 흑연인 정착 부재 형성용 실리콘 고무 조성물.
제 1 항에 있어서,
(C) 성분이 (C₁) 1분자 중에 적어도 2개의 규소 원자 결합 수소 원자를 갖는 오르가노폴리실록산{(A) 성분 중의 알케닐기 1 몰에 대해, 본 성분 중의 규소 원자 결합 수소 원자가 0.1∼10 몰이 되는 양} 및 (C₂) 촉매량의 히드로실릴화 반응용 촉매인 정착 부재 형성용 실리콘 고무 조성물.
제 3 항에 있어서,
추가로 (D) 경화 지연제를 (A) 성분 100 질량부에 대해 0.001∼5 질량부 포함하는 정착 부재 형성용 실리콘 고무 조성물.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 정착 부재 형성용 실리콘 고무 조성물을 경화하여 이루어지는 정착 부재.
제 5 항에 있어서,
정착 부재가 정착 롤 또는 정착 벨트인 정착 부재.