説明

定着ロール用シリコーンゴム組成物及び定着ロール

【課題】 フッ素樹脂などの離型層を設けずに、芯金上にシリコーンゴムを被覆した単層ロールとして使用できる熱硬化型定着ロール用シリコーンゴム組成物、及びこの組成物を用いた定着ロールを提供する。
【解決手段】 (A)一分子中に少なくとも2個の珪素原子と結合するアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサン、
(B)一分子中に少なくとも珪素原子と結合する水素原子を2個以上含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン、
(C)アルケニル基及びケイ素原子結合水素原子を含有しない無官能性のオルガノポリシロキサン、
(D)平均粒子径が200μm以下、真比重が1.0以下である中空フィラー、
(E)付加反応触媒、
又は、上記(A)〜(C),(E)及び
(F)界面活性剤、
(G)水、
を必須成分とする定着ロール用シリコーンゴム組成物、及びこの組成物を用いた定着ロール。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子写真複写機、プリンター、ファクシミリ等の静電記録装置における加熱定着装置の定着ロールのシリコーンゴム層となり得る定着ロール用シリコーンゴム組成物、及びこの組成物を用いた定着ロールに関するものである。
【背景技術】
【0002】
加熱硬化型液状シリコーンゴム組成物は、成形性に優れ、成形後は耐熱性、電気絶縁性に優れるシリコーンゴムを与えることから種々の分野で使用されている。その中で、耐熱性や離型性に優れることからPPCやLBPやFAX等の定着ロールに使用されている。
【0003】
これら電子写真プロセスを利用した機器においては、感光体表面から複写紙に転写されたトナー像を複写紙に固定する必要がある。このトナー像を固定する方法として、互いに圧接回転している加熱されたヒーターロールと加圧ロールとの間に複写機を通過させ、複写紙上のトナー像を熱融着し、固定する方法が広く採用されている。この熱融着方法においては、一般にロール材料の熱伝導率を高くすることで、応答の速い複写機、プリンターなどとすることができるが、一方で熱伝導性の高いものは放熱も早く、小型化、低価格化の流れの中で、逆に熱伝導性の低い、すなわち蓄熱性のよい材料が必要とされていた。
【0004】
かかる材料として気体の低熱伝導性を利用したシリコーンゴム発泡体があり、熱分解型発泡剤を添加する方法や硬化時に副生する水素ガスを利用する方法などがある。ところが、熱分解型発泡剤を添加する方法は、その分解ガスの毒性や臭いが問題点とされており、また硬化触媒に白金触媒を使用するものでは発泡剤による硬化阻害が問題とされていた。また、硬化時に副生する水素ガスを利用する方法においては、水素ガスの爆発性、未硬化物の保存時の取り扱いに注意を要するなどの問題があった。更に射出成形のように金型内で発泡させる成形においては、微小かつ均一なセルを有するシリコーンゴム発泡体を得ることが難しいという問題があった。
【0005】
それらを解決するために、特開2000−143986号公報(特許文献1)では、気体を内包する中空フィラーを配合する方法が紹介されている。しかし、中空フィラーを配合したロールでは、トナーとの離型性が不十分で、表層にフッ素樹脂のような離型層を別に設ける必要があった。更に、特開2003−226774号公報(特許文献2)では、水をオルガノポリシロキサンに含有させて、硬化後に水を揮発させることにより、スポンジを得る方法が開示されているが、これも同様に表層に離型層を設けないとトナーとの離型が不十分であった。
【0006】
【特許文献1】特開2000−143986号公報
【特許文献2】特開2003−226774号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、フッ素樹脂などの離型層を設けずに、芯金上にシリコーンゴムを被覆した単層ロールとして使用できる熱硬化型定着ロール用シリコーンゴム組成物、及びこの組成物を用いた定着ロールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、中空フィラーや水を含有したオルガノポリシロキサン組成物に、更に架橋に関与しないオルガノポリシロキサンを添加することにより、この組成物を用いた定着ロールは、フッ素樹脂などの離型層を設けずに、芯金上にシリコーンゴムを被覆した単層ロールとして使用でき、トナーとの離型性に優れたものとなり得ることを見出し、本発明をなすに至ったものである。
【0009】
従って、本発明は、下記に示す定着ロール用シリコーンゴム組成物及び定着ロールを提供する。
〔1〕(A)一分子中に少なくとも2個の珪素原子と結合するアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサン:100質量部、
(B)一分子中に少なくとも珪素原子と結合する水素原子を2個以上含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:0.1〜30質量部、
(C)アルケニル基及びケイ素原子結合水素原子を含有しない無官能性のオルガノポリシロキサン:1〜50質量部、
(D)平均粒子径が200μm以下、真比重が1.0以下である中空フィラー:0.1〜100質量部、
(E)付加反応触媒:触媒量
を必須成分とする定着ロール用シリコーンゴム組成物。
〔2〕(A)一分子中に少なくとも2個の珪素原子と結合するアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサン:100質量部、
(B)一分子中に少なくとも珪素原子と結合する水素原子を2個以上含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:0.1〜30質量部、
(C)アルケニル基及びケイ素原子結合水素原子を含有しない無官能性のオルガノポリシロキサン:1〜50質量部、
(F)界面活性剤:1〜20質量部、
(G)水:20〜200質量部、
(E)付加反応触媒:触媒量
を必須成分とする定着ロール用シリコーンゴム組成物。
〔3〕ロール軸の外周面にシリコーンゴム層を設け、その外周に耐熱樹脂性のトナー離型層をもたない単層型の定着ロールにおいて、このシリコーンゴム層が、〔1〕又は〔2〕記載のシリコーンゴム組成物を硬化させて形成されたことを特徴とする定着ロール。
【発明の効果】
【0010】
本発明の定着ロール用シリコーンゴム組成物によれば、ロール軸の外周面にシリコーンゴム層を設けた単層型の定着ロールが得られ、この定着ロールは、フッ素樹脂などの離型層を設けなくともトナーとの離型性に優れたものとなり得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
本発明の第1の定着ロール用シリコーンゴム組成物は、
(A)一分子中に少なくとも2個の珪素原子と結合するアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサン:100質量部、
(B)一分子中に少なくとも珪素原子と結合する水素原子を2個以上、好ましくは3個以上含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:0.1〜30質量部、
(C)アルケニル基及びケイ素原子結合水素原子を含有しない無官能性のオルガノポリシロキサン:1〜50質量部、
(D)平均粒子径が200μm以下、真比重が1.0以下である中空フィラー:0.1〜100質量部、
(E)付加反応触媒:触媒量
を主成分とするものである。
【0012】
(A)成分の1分子中に少なくとも2個以上のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサンとしては、下記平均組成式(1)で示されるものを用いることができる。
【0013】
1aSiO(4-a)/2 (1)
上記式中、R1は互いに同一又は異種の炭素数1〜10、好ましくは1〜8の非置換又は置換一価炭化水素基であり、aは1.5〜2.8、好ましくは1.8〜2.5、より好ましくは1.95〜2.05の範囲の正数である。
【0014】
ここで、上記R1で示されるケイ素原子に結合した非置換又は置換の一価炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等のアルキル基、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基、オクテニル基等のアルケニル基や、これらの基の水素原子の一部又は全部をフッ素、臭素、塩素等のハロゲン原子、シアノ基等で置換したもの、例えば、クロロメチル基、クロロプロピル基、ブロモエチル基、トリフロロプロピル基、シアノエチル基等が挙げられる。
【0015】
この場合、R1のうち少なくとも2個、好ましくは2〜40個、より好ましくは2〜10個はアルケニル基(炭素数2〜8のものが好ましく、更に好ましくは2〜6である)であることが必要である。なお、アルケニル基の含有量は、前有機基中0.001〜20モル%、特に0.01〜10モル%とすることが好ましい。このアルケニル基は、分子鎖末端のケイ素原子に結合していても、分子鎖途中のケイ素原子に結合していても、両者に結合していてもよい。
【0016】
このオルガノポリシロキサンの構造は、基本的には主鎖がジオルガノシロキサン単位の繰り返しからなり、分子鎖両末端がトリオルガノシロキシ基で封鎖された直鎖状のジオルガノポリシロキサンであることが好ましいが、部分的には分岐状の構造、環状構造などであってもよい。分子量については特に限定されず、粘度の低い液状のものから、粘度の高い生ゴム状のものまで使用できるが、硬化してゴム状弾性体になるためには、25℃における粘度が、100mPa・s以上、通常100〜1,000,000mPa・s、特に500〜100,000mPa・sであることが好ましい。なお、本発明において、粘度は回転粘度計等により25℃における値を測定したものである。
【0017】
(B)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、架橋剤として作用するものであり、1分子中に少なくとも2個(通常、2〜100個)、好ましくは3個以上、より好ましくは3〜50個のケイ素原子結合水素原子(即ち、SiH基)を有することが必要であり、直鎖状、環状、分岐状、三次元網状構造のいずれのものであってもよいが、好適には、下記平均組成式(2)で示されるものを用いることができる。
【0018】
efSiO(4-e-f)/2 (2)
(式中、Rは炭素数1〜10、好ましくは1〜8の置換又は非置換の一価炭化水素基である。またeは、0.7〜2.1、fは0.001〜1.0で、かつe+fは0.8〜3.0を満足する正数である。)
【0019】
(B)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン、メチルハイドロジェンシロキサン環状重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、(CH32HSiO1/2単位とSiO4/2単位とから成る共重合体、(CH32HSiO1/2単位とSiO4/2単位と(C65)SiO3/2単位とから成る共重合体などが挙げられる。この(B)成分のオルガノハイドロジェンシロキサンの25℃における粘度は、0.1〜1,000mPa・s、特に1〜500mPa・sであることが好ましい。
【0020】
このオルガノハイドロジェンポリシロキサンの配合量は、(A)成分のオルガノポリシロキサン100質量部に対して0.1〜30質量部であり、好ましくは0.3〜20質量部である。配合量が少なすぎると硬化(架橋)が不十分でゲル状の硬化物となり、十分なゴム弾性が得られず、多すぎると硬化物が脆くなったり、圧縮永久歪が大きくなり、定着ロールとして満足に機能しない。
なお、同様の理由により、(B)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、(A)成分中の珪素原子結合アルケニル基に対する(B)成分中のSiH基がモル比で0.5〜5、好ましくは0.8〜3程度となるように配合することもできる。
【0021】
(C)成分のアルケニル基及びケイ素原子結合水素原子を含有しない無官能性のオルガノポリシロキサン(即ち、無官能性シリコーンオイル)は、トナー離型性を発現するために必須の添加材料である。ゴムの架橋反応に加わるケイ素原子結合水素原子(SiH基)及びアルケニル基を含有せず、ゴムの架橋反応(即ち、(A)成分中のケイ素原子結合アルケニル基と(B)成分中のSiH基によるヒドロシリル化付加反応)に関与しない無官能性のものであればいかなるオルガノポリシロキサンでもかまわないが、好ましくは下記構造式で表されるオルガノポリシロキサンである。
【0022】
【化1】

[式中、R3は互いに同一又は異種のアルケニル基等の脂肪族不飽和結合を含まない炭素数1〜10、好ましくは1〜8の非置換又はハロゲンもしくはシアノ置換一価炭化水素基であり、R4はR3又は水酸基であり、xは5〜10,000、好ましくは10〜1,000である。]
【0023】
ここで、上記R3で示されるケイ素原子に結合した非置換又は置換の一価炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等のアルキル基、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基、これらの基の水素原子の一部又は全部をフッ素、臭素、塩素等のハロゲン原子、シアノ基等で置換したもの、例えば、クロロメチル基、クロロプロピル基、ブロモエチル基、トリフロロプロピル基、シアノエチル基等が挙げられる。この場合、R3のうち50%以上がメチル基であることが好ましい。R4は、R3と同様か、水酸基から選ばれるものである。(C)成分の無官能性オルガノポリシロキサンは、1種のみを用いてもよく、あるいはR3、R4の種類や重合度の異なる2種以上のもの(例えば、水酸基含有シリコーンオイルと水酸基非含有シリコーンオイル、ジメチルシリコーンオイルとメチルフェニルシリコーンオイル、重合度の異なるシリコーンオイル等の組み合わせなど)を使用してもよい。
【0024】
(C)成分の配合量は、(A)成分のオルガノポリシロキサン100質量部に対し、1〜50質量部、好ましくは1〜30質量部、更に好ましくは2〜20質量部である。1質量部未満では十分なトナー離型性が得られず、また50質量部を超える量では、ゴム強度の低下が著しく、単層ロールとして適さなくなってしまう。
【0025】
(D)成分の中空フィラーは、硬化物内に気体部分を持つことでスポンジゴムのように熱伝導率を低下させるもので、このような材料としては、ガラスバルーン、シリカバルーン、カーボンバルーン、フェノールバルーン、アクリロニトリルバルーン、塩化ビニリデンバルーン、アルミナバルーン、ジルコニアバルーン、シラスバルーンなどいかなるものでも構わないが、ゴム弾性を維持しながら、熱伝導率を十分に低下させるという点から、有機樹脂製の中空フィラー、特には、塩化ビニリデン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルの各重合物並びにこれらのうち2種類以上の共重合物から選ばれる有機樹脂製であるものが好ましい。
また、中空フィラーの強度を持たせるため等の理由で、これら有機樹脂製中空フィラーの表面に無機フィラー等を付着させたものでもよい。
【0026】
但し、シリコーンゴム組成物内で十分な熱伝導性の低下を行うには、中空フィラーの真比重が1.0以下、好ましくは0.01〜1.0、より好ましくは0.02〜0.5とすることが必要である。比重が0.01より小さいと、配合・取り扱いが難しいばかりか中空フィラーの耐圧強度が不十分で成型時に破壊してしまい、軽量化、熱伝導率の低下ができなくなってしまうおそれがある。また比重が1.0より大きいと、中空フィラーの殻の厚さが大きく、熱伝導の低下が十分とはならない。なお、ここでの真比重は、粒子密度測定法(イソプロピルアルコール中での体積より算出する)による値である。
【0027】
また、中空フィラーは、予め所定の粒径に膨張させてあるものが好ましく、その平均粒子径は200μm以下、好ましくは150μm以下である。200μmを超えると成形時の射出圧力により中空フィラーが破壊されてしまい、熱伝導が高くなってしまったり、ロール成形後の表面の粗さが大きくなってしまうなどの問題が生じる。なお、平均粒子径の下限値としては、5μm、特に10μmであることが好ましい。ここで、平均粒子径は、レーザー光回折法による粒度分布測定装置における累積重量平均値(D50)又はメジアン径として測定した値とすることができる。
【0028】
(D)成分の配合量は、(A)成分のオルガノポリシロキサン組成物に対し、0.1〜100質量部、好ましく0.5〜50質量部である。0.1質量部未満では熱伝導率の低下が不十分であり、また100質量部を超える量では成形、配合が難しいだけでなく、成形物もゴム弾性のない脆いものとなってしまう。
【0029】
(E)成分の付加反応触媒としては、白金黒、塩化第2白金、塩化白金酸、塩化白金酸と1価アルコールとの反応物、塩化白金酸とオレフィン類との錯体、白金ビスアセトアセテート等の白金系触媒、パラジウム系触媒、ロジウム系触媒などが挙げられる。なお、この付加反応触媒の配合量は触媒量とすることができ、通常、白金族金属として(A)成分(質量)に対し、0.5〜1,000ppm、特に1〜500ppm程度である。
【0030】
上記第1のシリコーンゴム組成物には、更に、グリセリン・エチレングリコール・プロピレングリコール・ペンタエリスルトール・グリセリン−α−モノクロロヒドリンなどの多価アルコール、ジエチレングリコール・トリエチレングリコール・ジプロピレングリコールなど多価アルコールの2量体・3量体などのオリゴマー、ポリエチレングリコール・ポリプロピレングリコール・クラウンエーテルなどのそれら多価アルコールの重合体あるいは2種以上の共重合体、エチレングリコールモノエチルエーテル・エチレングリコールモノフェニルエーテル・ジエチレングリコールモノメチルエーテル・ジプロピレングリコールモノエチルエーテルなどの部分エーテル化物、グリセリンモノアセテート・グリセリンジアセテート・エチレングリコールモノアセテートなどの部分エステル化物、あるいは部分シリル化物などから選ばれる1種又は2種以上の添加剤を配合することができる。
【0031】
なお、これら添加剤を配合する場合、圧縮永久歪を低下させるという点から、上記(D)成分として有機樹脂製の中空フィラーを用いることが好ましい。
【0032】
上記添加剤の配合量は、(A)成分100質量部に対して1〜30質量部、特に2〜20質量部であることが好ましい。上記添加剤を配合する場合、配合量が少なすぎると圧縮永久歪がほとんど低下しないおそれがあり、多すぎるとゴム物性を損なうおそれがある。
【0033】
次に、本発明の第2の定着ロール用シリコーンゴム組成物は、
(A)一分子中に少なくとも2個の珪素原子と結合するアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサン:100質量部、
(B)一分子中に少なくとも珪素原子と結合する水素原子を2個以上含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:0.1〜30質量部、
(C)アルケニル基及びケイ素原子結合水素原子を含有しない無官能性のオルガノポリシロキサン:1〜50質量部、
(F)界面活性剤:1〜20質量部、
(G)水:20〜200質量部、
(E)付加反応触媒:触媒量
を主成分とするものである。ここで、(A),(B),(C),(E)成分については、上記第1の定着ロール用シリコーンゴム組成物の各成分で例示したものと同様のものを例示することができる。
【0034】
(F)成分の界面活性剤は特に限定されるものではなく、アニオン系、カチオン系、両性イオン系及びノニオン系のいずれでも構わない。具体的に、アニオン系界面活性剤としては、例えば、高級脂肪酸塩類、高級アルコール硫酸エステル塩類、アルキルベンゼンスルホン酸塩類、アルキルナフタレンスルホン酸塩類、ポリエチレングリコール硫酸エステル塩類を挙げることができる。また、ノニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類、ソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシアルキレン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン類、脂肪酸モノグリセライド類を挙げることができる。更に、カチオン系界面活性剤としては、例えば、脂肪族アミン塩類、第4級アンモニウム塩類、アルキルピリジニウム塩類を挙げることができる。また、これらに加え、ポリエーテル変性シリコーンが、微細セルで高耐久なスポンジを形成できる点で好ましい。これらの界面活性剤は、1種を単独で使用してもよく、また2種以上を使用してもよい。
【0035】
これら界面活性剤の配合量は、(A)成分のオルガノポリシロキサン100質量部に対し、1〜20質量部、好ましくは2〜15質量部である。1質量部未満では水の分散が不十分で、微細なセルが得られず、20質量部を超える量ではゴム物性に悪影響を与えてしまう。
【0036】
(G)成分の水の配合量は、(A)成分のオルガノポリシロキサン100質量部に対し、20〜200質量部、好ましくは30〜120質量部である。20質量部未満では熱伝導性の低下が不十分で、200質量部を超える量では、微細で均一なセルを作ることが難しくなってしまう。
【0037】
上記第1及び第2の定着ロール用シリコーンゴム組成物には、その他の成分として、必要に応じて、シリカ微粒子、炭酸カルシウムのような充填剤、補強剤となるシリコーン系のレジン、カーボンブラック、導電性亜鉛華、金属粉等の導電剤、窒素含有化合物やアセチレン化合物、リン化合物、ニトリル化合物、カルボキシレート、錫化合物、水銀化合物、硫黄化合物等のヒドロシリル化反応制御剤、酸化鉄、酸化セリウムのような耐熱剤、チクソ性付与剤等を配合することは任意とされる。
【0038】
また、上記第1及び第2の定着ロール用シリコーンゴム組成物は、公知の方法により調製することができる。なお、本発明の定着ロール用シリコーンゴム組成物は、その硬化物の熱伝導率が0.15W/m・℃以下、通常、0.01〜0.15W/m・℃、特に0.05〜0.15W/m・℃、とりわけ0.06〜0.14W/m・℃であることが好ましい。熱伝導率が0.15W/m・℃より大きいと本来目的とする蓄熱による省エネルギー効果が得られない場合がある。
【0039】
本発明の定着ロールは、芯金(ロール軸)の外周面に上記第1又は第2のシリコーンゴム組成物の高熱伝導性硬化物層を形成するものであるが、この場合、芯金の材質、寸法等はロールの種類に応じて適宜選定し得る。また、これらシリコーンゴム組成物の成形、硬化法も適宜選定し得、例えば、注入成形、移送成形、射出成形、コーティング等の方法によって成形でき、加熱により硬化される。この際、シリコーンゴム組成物を硬化させる温度条件は、好ましくは60℃〜180℃、より好ましくは80℃〜160℃であるが、特に水を含有する第2の組成物の場合は、80℃〜100℃が好適である。硬化時間は、好ましくは1分から12時間、より好ましくは1分から3時間、更に好ましくは3分から2時間である。2次キュアの温度条件としては、好ましくは120℃以上、より好ましくは150℃以上、更に好ましくは180℃以上250℃以下で、硬化時間は、好ましくは10分から48時間、より好ましくは30分から24時間である。なお、表面に平滑性を出すために、硬化ゴムの表層部分を研磨してもよい。
【実施例】
【0040】
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。なお、下記の例において%は質量%を示す。
【0041】
[実施例1]
側鎖ビニル基含有ジメチルポリシロキサン(重合度700、ビニル価0.0094mol/100g)100質量部、比表面積が110m2/gである疎水化処理されたヒュームドシリカ(日本エアロジル社製、R−972)8質量部、比重0.04、平均粒子径40μmの熱可塑性樹脂製中空フィラー(エクスパンセル社製、ExpancelDE)4質量部、トリエチレングリコール6質量部をプラネタリーミキサーに入れ、30分撹拌を続けた後、更に架橋剤として両末端及び側鎖にSi−H基を有するメチルハイドロジェンポリシロキサンA(重合度17、Si−H量0.0030mol/g)を4.1質量部、下記式(I)で示されるオルガノポリシロキサン5質量部、及び反応制御剤としてエチニルシクロヘキサノール0.05質量部を添加し、15分撹拌を続けてできあがった組成物をシリコーンゴム組成物(1)とした。このシリコーンゴム組成物(1)に白金触媒(Pt濃度1%)0.1質量部を混合し、120℃/10分の条件でプレスキュアし、更に200℃で4時間オーブン中でポストキュアを行い、2mm及び6mmのシートを得、2mmシートより比重、硬さを測定し、6mmシートより熱伝導率を測定した。
【0042】
なお、シートの比重は、水中置換法により測定し、硬さはJIS K 6249により測定し、熱伝導率は熱伝導計QTM−3(京都電子社製)により測定した。これらの結果を表1に示した。
【0043】
【化2】

【0044】
[実施例2]
側鎖ビニル基含有ジメチルポリシロキサン(重合度700、ビニル価0.0094mol/100g)50質量部、両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖されたジメチルポリシロキサン(重合度500)50質量部、比表面積が200m2/gであるヒュームドシリカ(日本エアロジル社製、アエロジル200)5質量部、比重0.35、平均粒子径56μmのガラス中空フィラー(東海工業製、セルスターZ−36)35質量部をプラネタリーミキサーに入れ、30分撹拌を続けた後、更に架橋剤として実施例1のメチルハイドロジェンポリシロキサンAを4.2質量部、下記式(II)で示されるオルガノポリシロキサン8質量部、及び反応制御剤としてエチニルシクロヘキサノール0.05質量部を添加し、15分撹拌を続けてできあがった組成物をシリコーンゴム組成物(2)とした。このシリコーンゴム組成物(2)に白金触媒(Pt濃度1%)0.1質量部を混合し、実施例1と同様に、比重、硬さ、熱伝導率を測定し、これらの結果を表1に記した。
【0045】
【化3】

【0046】
[実施例3]
両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖されたジメチルポリシロキサン(重合度220、ビニル価0.000125mol/g)100質量部、比表面積が110m2/gである疎水化処理されたヒュームドシリカ(日本エアロジル社製、R−972)5質量部、下記式(III)で示されるポリエーテル変性シリコーン8質量部をプラネタリーミキサーに入れ、10分撹拌を続けた後、架橋剤として両末端及び側鎖にSi−H基を有するメチルハイドロジェンポリシロキサン(重合度18、Si−H量0.0076mol/g)を2.4質量部、下記式(IV)で示されるオルガノポリシロキサン5質量部を添加し、10分攪拌を行った。これに水100質量部を4回に分けて添加し、トータル1時間攪拌を続けた。最後に反応制御剤としてエチニルシクロヘキサノール0.05質量部を添加し、15分撹拌を続けてできあがった組成物をシリコーンゴム組成物(3)とした。
【0047】
このシリコーンゴム組成物(3)に白金触媒(Pt濃度1%)0.1質量部を混合し、型に流し込み、95℃のオーブンに1時間放置して、ゴムを硬化させた後、型からはずし、200℃で4時間ポストキュアを行い、2mm及び6mmのシートを得、実施例1と同様に、比重、硬さ、熱伝導率を測定し、これらの結果を表1に示した。
【0048】
【化4】

【0049】
[比較例1]
実施例1で、上記式(I)で示されるオルガノポリシロキサンを加えないものをシリコーンゴム組成物(4)とし、実施例1と同様に硬化させて比重、硬度、熱伝導率を測定した。これらの結果を表1に記した。
【0050】
[比較例2]
実施例2で、上記式(II)で示されるオルガノポリシロキサンを加えないものをシリコーンゴム組成物(5)とし、実施例2と同様に硬化させて比重、硬度、熱伝導率を測定した。これらの結果を表1に記した。
【0051】
[比較例3]
実施例3で、上記式(IV)で示されるオルガノポリシロキサンを加えないものをシリコーンゴム組成物(6)とし、実施例3と同様に硬化させて比重、硬度、熱伝導率を測定した。これらの結果を表1に記した。
【0052】
【表1】

【0053】
[実施例4]
直径10mm×長さ300mmのアルミニウムシャフトの表面に付加反応型液状シリコーンゴム用プライマーNo.101A/B(信越化学工業社製)を塗付した。このアルミニウムシャフトを円筒金型の中心に設置し、シャフトとの間に実施例1のシリコーンゴム組成物(1)を充填し、150℃で30分加熱硬化し、更に200℃で4時間ポストキュアし、外径26mm×長さ250mmの単層シリコーンゴムロールを作製した。
この単層ロールをPPC複写機の定着ロールとして組み込み、5,000枚の通紙を実施したが、画像に異常は見られなかった。
【0054】
[実施例5]
実施例4と同様に、シリコーンゴム組成物(2)を硬化させて単層ロールを作製し、PPC複写機の定着ロールとして組み込み試験した。5,000枚の通紙で、画像は鮮明であり、全く問題なかった。
【0055】
[実施例6]
直径10mm×長さ300mmのアルミニウムシャフトの表面に付加反応型液状シリコーンゴム用プライマーNo.101A/B(信越化学工業社製)を塗付した。このアルミニウムシャフトを円筒金型の中心に設置し、シャフトとの間に実施例3のシリコーンゴム組成物(3)を充填し、95℃で1時間加熱硬化し、更に200℃で4時間ポストキュアし、外径26mm×長さ250mmの単層シリコーンゴムロールを作製した。
この単層ロールをPPC複写機の定着ロールとして組み込み、5,000枚の通紙を実施したが、画像に異常は見られなかった。
【0056】
[比較例4]
実施例4と同様に、シリコーンゴム組成物(4)を硬化させて単層ロールを作製し、PPC複写機の定着ロールとして組み込み試験した。100枚目付近より画像が乱れ始めた。500枚通紙したところで、ロールを取り出して観察したところ、ロール表面にトナーが付着し、真っ黒の状態であった。
【0057】
[比較例5]
実施例5と同様に、シリコーンゴム組成物(5)を硬化させて単層ロールを作製し、PPC複写機の定着ロールとして組み込み試験した。1枚目から画像が不鮮明で、50枚通紙したところで、ロールを取り出して観察したところ、ロール表面にトナーが付着し、真っ黒の状態であった。
【0058】
[比較例6]
実施例6と同様に、シリコーンゴム組成物(6)を硬化させて単層ロールを作製し、PPC複写機の定着ロールとして組み込み試験した。30枚目付近より画像が乱れ始めた。100枚通紙したところで、ロールを取り出して観察したところ、ロール表面にトナーが付着し、真っ黒の状態であった。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
(A)一分子中に少なくとも2個の珪素原子と結合するアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサン:100質量部、
(B)一分子中に少なくとも珪素原子と結合する水素原子を2個以上含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:0.1〜30質量部、
(C)アルケニル基及びケイ素原子結合水素原子を含有しない無官能性のオルガノポリシロキサン:1〜50質量部、
(D)平均粒子径が200μm以下、真比重が1.0以下である中空フィラー:0.1〜100質量部、
(E)付加反応触媒:触媒量
を必須成分とする定着ロール用シリコーンゴム組成物。
【請求項2】
(D)中空フィラーの真比重が0.5以下である請求項1記載の定着ロール用シリコーンゴム組成物。
【請求項3】
(D)成分の中空フィラーが、塩化ビニリデン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルの各重合物並びにこれらのうち2種類以上の共重合物から選ばれる有機樹脂製であることを特徴とする請求項1又は2記載の定着ロール用シリコーンゴム組成物。
【請求項4】
(D)成分の中空フィラーが有機樹脂製であり、かつ多価アルコール、多価アルコールのオリゴマー、多価アルコールの(共)重合体、並びに多価アルコールの部分エーテル化物、部分エステル化物及び部分シリル化物から選ばれる1種又は2種以上の添加剤を(A)成分のオルガノポリシロキサン100質量部に対し、1〜30質量部含有する請求項1,2又は3記載の定着ロール用シリコーンゴム組成物。
【請求項5】
(A)一分子中に少なくとも2個の珪素原子と結合するアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサン:100質量部、
(B)一分子中に少なくとも珪素原子と結合する水素原子を2個以上含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:0.1〜30質量部、
(C)アルケニル基及びケイ素原子結合水素原子を含有しない無官能性のオルガノポリシロキサン:1〜50質量部、
(F)界面活性剤:1〜20質量部、
(G)水:20〜200質量部、
(E)付加反応触媒:触媒量
を必須成分とする定着ロール用シリコーンゴム組成物。
【請求項6】
(F)成分の界面活性剤が、ポリエーテル変性シリコーンである請求項5記載の定着ロール用シリコーンゴム組成物。
【請求項7】
硬化後の熱伝導率が0.15W/m・℃以下である請求項1乃至6のいずれか1項記載の定着ロール用シリコーンゴム組成物。
【請求項8】
ロール軸の外周面にシリコーンゴム層を設け、その外周に耐熱樹脂性のトナー離型層をもたない単層型の定着ロールにおいて、このシリコーンゴム層が、請求項1乃至7のいずれか1項記載のシリコーンゴム組成物を硬化させて形成されたことを特徴とする定着ロール。

【公開番号】特開2006−52760(P2006−52760A)
【公開日】平成18年2月23日(2006.2.23)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−233229(P2004−233229)
【出願日】平成16年8月10日(2004.8.10)
【出願人】(000002060)信越化学工業株式会社 (3,361)
【Fターム(参考)】