JP2003192845A - 中抵抗ゴム組成物及びゴム部材 - Google Patents
中抵抗ゴム組成物及びゴム部材Info
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Abstract
抵抗ゴム組成物及びゴム部材を提供する。 【解決手段】 導電剤として、少なくとも一種のイオン
性液体を含有する中抵抗ゴム組成物とし、また、これを
加硫したゴム状弾性体を中抵抗ゴム部材とする。
Description
及びゴム部材に関し、特に、電子写真感光体、転写プロ
セスに用いる転写ドラム及び転写ベルト、又は中間搬送
ベルト、並びに現像プロセスに用いられる現像ブレー
ド、現像ロール、帯電ロール等の電荷平坦化、除電及び
帯電をするために用いて好適な中抵抗ゴム組成物及びゴ
ム部材に関する。
装置や静電記録装置には、電荷平坦化、除電及び帯電を
するために種々の中抵抗ゴム部材が用いられている。
やエピクロルヒドリンゴムなどのゴム基材に、導電剤を
添加して所定の電気抵抗を有するものであり、導電性カ
ーボンブラックなどの導電剤を添加した電子導電タイプ
と、過塩素酸リチウムなどのアルカリ金属塩を添加した
イオン導電タイプと(特許文献1〜4等参照)、これら
を併せたハイブリッドタイプとが知られている(例え
ば、特許文献5〜7等参照)。
落「0014」、「0025」等)
落「0018」、「0028」等)
許請求の範囲等)
許請求の範囲)
許請求の範囲)
許請求の範囲)
(段落「0032」〜「0035」等)
イプのものは所望の中抵抗程度の導電性が安定して得ら
れがたく、また、イオン導電タイプのものは温度や湿
度、印加電圧の変化により抵抗値が変化してしまうとい
う問題があった。さらに、過塩素酸リチウムなどのイオ
ン導電剤は取扱いに危険が伴うという問題もある。
て所望の抵抗値を得ることができる中抵抗ゴム組成物及
びゴム部材を提供することを課題とする。
明の第1の態様は、導電剤として少なくとも一種のイオ
ン性液体を含有する未加硫ゴムからなることを特徴とす
る中抵抗ゴム組成物にある。
て、前記イオン性液体が、下記一般式(1)〜(4)で
表わされる群から選択されるカチオンを含むことを特徴
とする中抵抗ゴム組成物にある。
素基を表わし、R2、R3は、水素又は炭素数1〜8の
アルキル基を表わし、ヘテロ原子を含んでいても良い。
但し、窒素原子が二重結合を含む場合、R3は、な
い。)
素基を表わし、R5、R6、R7は、水素又は炭素数1
〜8のアルキル基を表わし、ヘテロ原子を含んでいても
良い。)
素基を表わし、R9、R10は、水素又は炭素数1〜8
のアルキル基を表わし、ヘテロ原子を含んでいても良
い。)
わし、R11、R12、R13、R1 4は、水素又は炭
素数1〜8のアルキル基を表わし、ヘテロ原子を含んで
いても良い。但し、Qが硫黄原子の場合、R11は、な
い。) 本発明の第3の態様は、第1又は2の態様において、前
記イオン性液体が、AlCl4 −、Al2Cl7 −、N
O3 −、BF4 −、PF6 −、CH3COO−、CF3
COO−、CF3SO3 −、(CF3SO2)2N−、
(CF3SO2)3C−、AsF6 −、SbF6 −、F
(HF)n−、CF3CF2CF2CF 2SO3 −、
(CF3CF2SO2)2N−、CF3CF2CF2C
OO−の中から選択されるアニオンを含むことを特徴と
する中抵抗ゴム組成物にある。
の態様において、前記イオン性液体は、融点が70℃以
下であることを特徴とする中抵抗ゴム組成物にある。
の態様において、体積抵抗率が1×103〜1×109
Ω・cmであることを特徴とする中抵抗ゴム組成物にあ
る。
の態様の中抵抗ゴム組成物を加硫したゴム状弾性体から
なることを特徴とする中抵抗ゴム部材にある。
液体を添加したので、所望の抵抗値を安定して得ること
ができる中抵抗ゴム組成物及びゴム部材を提供できる。
ある溶融塩であり、常温溶融塩とも呼ばれるものであ
り、特に、融点が70℃以下、好ましくは30℃以下の
ものをいう。このようなイオン性液体は、蒸気圧がない
(不揮発性)、高耐熱性、不燃性、化学的安定である等
の特性を有する。
危険が少なく、溶剤を使用しなくてすむので、ゴムへの
添加が容易であり、所望の中抵抗を容易に得ることがで
きる。また、揮発性がないことから、ゴムと相溶すれば
ブリードの心配もない。また、特に、水に溶けないイオ
ン性液体(疎水性イオン性液体)を用いると、湿度依存
性が小さく、導電性が安定すると考えられる。さらに、
カーボンブラックのようにゴムを黒色にしてしまうこと
もないので、白色系又は着色した中抵抗ゴム部材を提供
することもできる。
は上述した一般式(1)〜(4)で示されるカチオン
(陽イオン)を有するものであり、例えば、イミダゾリ
ウムイオンなどの環状アミジンイオン、ピリジニウムイ
オン、アンモニウムイオン、スルホニウム、ホスホニウ
ムイオンなどの有機カチオンを陽イオンとするものであ
る。一方、陰イオンとしては、AlCl4 −、Al2C
l7 −、NO3 −、BF 4 −、PF6 −、CH3COO
−、CF3COO−、CF3SO3 −、(CF3S
O2)2N−、(CF3SO2)3C−、AsF6 −、
SbF6 −、F(HF)n−、CF3CF2CF2CF
2SO3 −、(CF3CF2SO2)2N−、CF3C
F2CF2COO−などを挙げることができる。
表される有機カチオンと、下記式で表される対アニオン
との組み合わせからなるものを挙げることができる。
ゴム)と相溶性を有するイオン性液体を用いればよく、
特に限定されない。
溶性のものがあり、湿度に対する安定性、芯がね等の金
属への腐食問題等を考慮すると、水に対して不溶性のも
の(疎水性イオン性液体)を用いるのが好ましい。
体の材質は、特に限定されず、エピクロルヒドリンゴム
(ECO)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NB
R)、ウレタンゴム(U)、クロルプレンゴム(CR)
等を挙げることができる。特に、相溶性の観点から、ゴ
ムの溶解度指数(SP値)が9.0以上であることが好
ましい。また感光体に直接接触する部材については汚染
性の問題から、ポリウレタン、エピクロルヒドリン系ゴ
ムを用いるのが好ましい。
は、用途によっても異なるが、例えば、体積抵抗率が1
×103〜1×109Ω・cm程度であり、このような
所望の抵抗値が得られるようにイオン性液体の種類及び
添加量を設定すればよい。
でも安定した体積抵抗値を示し、経時変化も少ないとい
う特徴を有する。したがって、イオン性液体を含有する
未加硫ゴムの状態で流通させることも可能である。
宜、所定の手法で加硫成形し、中抵抗ゴム部材とするこ
とができる。加硫は、一般的な硫黄加硫、過酸化物加硫
などゴム素材に応じて適宜選択すればよい。
ック状、ローラ状、ブレード状の何れでもよい。また、
ブレード状のものは、トレール当接又はアゲンスト当接
の何れで用いてもよい。
の目的に反しない範囲で、カーボンブラック、金属粉な
ど電子導電剤や過塩素酸リチウムなどのイオン導電剤を
併用してもよい。
説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
−エチル−3−メチルイミダゾリウムビス(トリフルオ
ロメチルスルフォニル)イミド(EMITFSI)を用
い、エピクロルヒドリン−エチレンオキシドゴム(EC
O)ベース100重量部に対してEMITFSIを、
0.1重量部、1重量部、5重量部、10重量部、20
重量部それぞれ添加して練りこみ、160℃、20分の
加硫条件でプレスし、120mm×120mmで、厚さ
1.0mmの平板を作製した。
にアクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)ベース
を用いた以外は実施例1〜5と同様にして平板を作製し
た。
1−エチル−3−メチルイミダゾリウムビス(トリフル
オロメチルスルフォニル)イミド(EMITFSI)を
用い、これをエステル系ポリオール100重量部に対し
て0.5重量部、1重量部、3重量部、5重量部、10
重量部それぞれ添加し、さらに、鎖長延長剤、架橋剤及
びイソシアネートを添加して混合反応させ、120mm
×120mmで、厚さ1.0mmの平板を作製した。
に、1−ブチル−3−エチルイミダゾリウムビス(トリ
フルオロメチルスルフォニル)イミド(BMITFS
I)を、5重量部用いた以外は実施例1と同様にして平
板を作製した。
に、1−ブチルピペリジウムビス(トリフルオロメチル
スルフォニル)イミド(BPTFSI)を5重量部用い
た以外は実施例1と同様にして平板を作製した。
に、N−ブチル−N−メチルピロリジニウムビス(トリ
フルオロメチルスルフォニル)イミド(P14TFS
I)を5重量部用いた以外は実施例1と同様にして平板
を作製した。
に、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムテトラフル
オロボレイト(EMIBF4)を5重量部用いた以外は
実施例1と同様にして平板を作製した。
に、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムテトラフル
オロボレイト(EMIBF4)を3重量部用い、ECO
ベースの代わりにアクリロニトリル−ブタジエンゴム
(NBR)ベースを用いた以外は実施例1と同様にして
平板を作製した。
を添加しない以外は実施例1と同様にして平板を作製し
た。
以外は実施例6と同様にして平板を作製した。
以外は実施例11と同様にして平板を作製した。
にカーボンブラックを、0.1重量部、1重量部、5重
量部、10重量部、15重量部、20重量部それぞれ添
加した以外は、実施例1(ECO)と同様にして平板を
作成した。
わりに3フッ化酢酸ナトリウムを、0.1重量部、1重
量部、5重量部、10重量部、20重量部それぞれ添加
した以外は、実施例1と同様にして平板を作成した。
わりにカーボンブラックを、0.1重量部、1重量部、
5重量部、10重量部、15重量部、20重量部それぞ
れ添加した以外は、実施例6(NBR)と同様にして平
板を作成した。
わりに3フッ化酢酸ナトリウムを、0.1重量部、1重
量部、5重量部、10重量部、20重量部それぞれ添加
した以外は、実施例6(NBR)と同様にして平板を作
成した。
わりにカーボンブラックを、0.5重量部、1重量部そ
れぞれ添加した以外は、実施例11(U)と同様にして
平板を作成した。
過塩素酸リチウムを3重量部添加した以外は、実施例1
1(U)と同様にして平板を作成した。
1〜27の平板について、温度23℃、相対湿度50%
の常温常湿環境において、体積抵抗率を測定した。体積
抵抗率の測定には、その環境下のチャンバー内に各サン
プルを所定時間放置した後、真鍮製の電極、電流測定器
を用い、JIS K6723に準じて、直流100Vの
電圧を印加し、1分間充電後の電流値の測定を行った。
そして、下記式より、体積抵抗率を算出した。なお、主
電極は直径50mm、高さ35mm、ガード電極は外径
80mm、内径70mm、高さ10mm、対電極は30
0×150×2mmのものを用いた。
は、添加部数に対し体積抵抗率(対数値)は緩やかに低
下するため、目的の抵抗値を得られやすいが、カーボン
ブラックを用いた比較例では、添加部数に対しある部数
まで抵抗の低下は無く、それ以降添加すると、急激に抵
抗が低下するといった傾向があった。また、アルカリ金
属イオンを用いた比較例では、添加部数に対しイオン性
液体を用いた実施例と同様に体積抵抗率は緩やかに低下
したが、抵抗低下度合いは悪く、また5部以上添加した
ゴムでは数日放置しておくとブルームするといった問題
があった。従って、イオン性液体を用いた実施例の方
が、カーボンブラックを用いた比較例、アルカリ金属イ
オンを用いた比較例と比較して、抵抗低下が少部数で可
能であり、また、目的の抵抗値を得られやすく、ゴムと
の相溶性が良いことから、アルカリ金属イオンで懸念さ
れるブルーム、ブリードの問題も無いことがわかった。
て、カールフィッシャーにより水分量測定を行った。3
5℃85%の高温高湿環境に放置したイオン性液体の水
分量を経過日数ごとに測定し、飽和水分量を測定した。
この結果を図4に示す。
分量が約1.5%程度で飽和したが、水に可溶なイオン
性液体(親水性イオン性液体)EMIBF4では水分量
は30%以上となり、高温高湿下に親水性イオン性液体
を放置しておくと、水分を吸湿していくことがわかっ
た。このため、親水性イオン性液体含有ゴムでは芯が
ね、金型等の金属の酸化を促進してしまう問題があるこ
とがわかった。
6〜19及び比較例1、8、14、20、25、26、
28の平板について、温度35℃、相対湿度を30%か
ら80%まで変化させ、各環境下で5時間放置した後の
体積抵抗率を同様に測定した。
は、アルカリ金属イオンを用いた場合より、ベースゴム
材質によらず、湿度依存性が小さいことがわかった。
ても湿度依存性の傾向が同等に小さいことがわかり、親
水性イオン性液体を用いた実施例19でも同様に湿度依
存性が低いことがわかった。
19(ECOベース)および実施例20(NBRベー
ス)では、ゴム練りを行ったロールにわずかに錆の発生
が認められた。
20及び、比較例1、2、9、14、19、25、2
6、28の平板について、温度10℃、相対湿度20%
の低温低湿環境(LL)、温度25℃、相対湿度50%
の常温常湿環境(NN)、及び温度35℃、湿度85%
の高温高湿環境(HH)のそれぞれにおいて、体積抵抗
率を同様に測定した。この結果を図9〜図11に示す。
に疎水性イオン性液体を用いた場合には、アルカリ金属
イオンを用いた場合より、環境依存性が小さいことがわ
かった。
は、ベースゴムがECOでは図9に示すようにアルカリ
金属イオンと同等に環境依存性が高くなってしまうが、
ベースゴムがNBRでは、図10に示すように疎水性イ
オン性液体と同等な環境依存性を示すことがわかった。
合は、環境をLL〜NN〜HHに変化させた時、アルカ
リ金属イオンが表面にブルームしてしまい、正確な体積
抵抗率値が測定不可能であった。
例8、13、20、24、26、28の平板について、
温度23℃、相対湿度50%の常温常湿環境において、
印加電圧を10V〜1000Vに変化させて体積抵抗率
を同様に測定した。この結果を図12〜図14に示す。
は、カーボンブラックを用いた場合より、ベースゴム材
質によらず、電圧依存性が小さいことがわかった。
7、9〜28について、硬度Hs(JIS K6253
タイプA)、反発弾性Rb(JIS K6255)、
引張強度Tb及び、切断時の伸びEb(JIS K62
51)、引裂強度Tr(JIS K6252)、圧縮永
久歪Csをそれぞれ測定した。この結果を表1〜表3に
示す。
ボンブラックを添加した比較例については、添加部数増
加と共に大きな硬度上昇が見られ、それに伴って引張強
度が上昇した。アルカリ金属イオンを用いた比較例につ
いてもまた、ベースゴム材質によらず、反発弾性の低下
が見られたが、イオン性液体を10phr以下の配合と
した実施例では、無添加のものとほぼ同等の物性を示す
ことがわかった。
て、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムビス(トリ
フルオロメチルスルフォニル)イミド(EMITFS
I)を用い、エピクロルヒドリン−エチレンオキシドゴ
ム(ECO)ベース100重量部に対してEMITFS
Iを、1重量部、5重量部、20重量部それぞれ添加し
て練りこんで、中抵抗ゴム組成物を製造した。
りにアクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)ベー
スを用いた以外は実施例21〜23と同様にして中抵抗
ゴム組成物を作製した。
りに、ウレタンゴムの原料であるポリオールを用い、E
MITFSIを1重量部、5重量部、10重量部、20
重量部用いた以外は実施例21〜23と同様にして中抵
抗ゴム組成物を作製した。
Iを添加しない以外は実施例21と同様にして中抵抗ゴ
ム組成物を作製した。
い以外は実施例24と同様にして中抵抗ゴム組成物を作
製した。
い以外は実施例27と同様にして中抵抗ゴム組成物を作
製した。
29〜31の中抵抗ゴム組成物(未加硫ゴム)につい
て、温度25℃、相対湿度50%の常温常湿環境におい
て、試験例1と同様に体積抵抗率を測定した。
(生ゴムECO及びNBR)については、厚さ1mmの
平板を作成して試験例1と同様に体積抵抗率を測定し
た。また、実施例27〜30及び比較例31(ポリオー
ル)については液体なので、体積抵抗率測定は、10m
m×18mmの電極を8mm間隔で挿入し、両電極間に
直流100Vの電圧を印加して測定した。
加することにより、導電性を有するゴムを提供でき、ま
た、ポリオールにイオン性液体を添加することにより、
導電性を有するポリオールを提供することが出来ること
がわかった。また、未加硫ゴムにおいても、イオン性液
体を添加した実施例で、添加部数に対し体積抵抗率(対
数値)は緩やかに低下し、目的の抵抗値を得られやすい
ことが認められた。
少部数で可能であり、また、目的の抵抗値を得られやす
く、ゴムとの相溶性が良いことから、ブリードの問題も
無いという効果を奏し、これら導電性を有するゴム、ポ
リオールを用いてゴムを成形加工することにより、導電
性を有するゴム成形品を得ることが可能であることがわ
かった。
としてイオン性液体を用いるので、比較的容易に所定の
抵抗値に設定することができ、物性変化、湿度依存性が
なく、環境依存性、電圧依存性が低い中抵抗ゴム組成物
及びゴム部材を提供することができるという効果を奏す
る。
Claims (6)
- 【請求項1】 導電剤として少なくとも一種のイオン性
液体を含有する未加硫ゴムからなることを特徴とする中
抵抗ゴム組成物。 - 【請求項2】 請求項1において、前記イオン性液体
が、下記一般式(1)〜(4)で表わされる群から選択
されるカチオンを含むことを特徴とする中抵抗ゴム組成
物。 【化1】 (式中、R1は、炭素数4〜10の炭化水素基を表わ
し、R2、R3は、水素又は炭素数1〜8のアルキル基
を表わし、ヘテロ原子を含んでいても良い。但し、窒素
原子が二重結合を含む場合、R3は、ない。) 【化2】 (式中、R4は、炭素数2〜10の炭化水素基を表わ
し、R5、R6、R7は、水素又は炭素数1〜8のアル
キル基を表わし、ヘテロ原子を含んでいても良い。) 【化3】 (式中、R8は、炭素数2〜10の炭化水素基を表わ
し、R9、R10は、水素又は炭素数1〜8のアルキル
基を表わし、ヘテロ原子を含んでいても良い。) 【化4】 (式中、Qは、窒素、リン、硫黄原子を表わし、
R11、R12、R13、R1 4は、水素又は炭素数1
〜8のアルキル基を表わし、ヘテロ原子を含んでいても
良い。但し、Qが硫黄原子の場合、R11は、ない。) - 【請求項3】 請求項1又は2において、前記イオン性
液体が、AlCl4 −、Al2Cl7 −、NO3 −、B
F4 −、PF6 −、CH3COO−、CF3COO−、
CF3SO3 −、(CF3SO2)2N−、(CF3S
O2)3C−、AsF6 −、SbF6 −、F(HF)n
−、CF3CF2CF2CF2SO3 −、(CF3CF
2SO2)2N−、CF3CF2CF2COO−の中か
ら選択されるアニオンを含むことを特徴とする中抵抗ゴ
ム組成物。 - 【請求項4】 請求項1〜3の何れかにおいて、前記イ
オン性液体は、融点が70℃以下であることを特徴とす
る中抵抗ゴム組成物。 - 【請求項5】 請求項1〜4の何れかにおいて、体積抵
抗率が1×103〜1×109Ω・cmであることを特
徴とする中抵抗ゴム組成物。 - 【請求項6】 請求項1〜5の何れかの中抵抗ゴム組成
物を加硫したゴム状弾性体からなることを特徴とする中
抵抗ゴム部材。
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