導電性ゴム組成物、導電性ゴム組成物の製造方法及び導電性ゴムローラ
【課題】本発明の目的は、カーボンブラックを充填した導電性ゴム組成物において、製造上の温度条件や放置時間の違いにより、導電性の変化する割合を小さくすることができる該導電性ゴム組成物及びこれを用いた導電性ゴムローラを提供することにある。
【解決手段】ゴム成分にカーボンブラックを充填した導電性ゴム組成物において、該導電性ゴム組成物のムーニー粘度（ＪＩＳ Ｋ６３００−１規格）測定値が、３０≦ＭＬ１＋４（１００℃）≦６０の範囲内であり、且つ、該導電性ゴム組成物のＴＨＦ不溶分をＴＧ／ＤＴＡにて測定したとき、該不溶分中の存在比が、該ゴム成分が１．０に対して該カーボンブラックが２．５以上４．５以下であることを特徴とする導電性ゴム組成物。
【解決手段】ゴム成分にカーボンブラックを充填した導電性ゴム組成物において、該導電性ゴム組成物のムーニー粘度（ＪＩＳ Ｋ６３００−１規格）測定値が、３０≦ＭＬ１＋４（１００℃）≦６０の範囲内であり、且つ、該導電性ゴム組成物のＴＨＦ不溶分をＴＧ／ＤＴＡにて測定したとき、該不溶分中の存在比が、該ゴム成分が１．０に対して該カーボンブラックが２．５以上４．５以下であることを特徴とする導電性ゴム組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やレーザービームプリンタ等の画像形成装置に組み込まれる帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ等の導電性ゴムローラの弾性体を形成するのに適した導電性ゴム組成物、その製造方法及び該ゴム組成物により製造された導電性ゴムローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、導電性ゴムは、電子導電系ゴムとイオン導電系ゴムの２つに分けられる。導電性充填材を分散させることによって得られる電子導電系ゴムは温湿度による環境依存性が小さく、原料ゴムに安価な材料が使用できるとういうメリットがある反面、導電性充填材の分散による電気抵抗のバラツキが大きいことが知られている。さらに、分散だけではなく、押出し、研磨等の加工方法、加工条件による電気抵抗の変化もあり、同一の電気抵抗の材料を使用しても、加工上のバラツキが電気抵抗のバラツキとなってしまう不具合もあった。一方、ゴム自体が導電性であるイオン導電系ゴムは、電気抵抗のバラツキは小さいが、材料費が高く、電気抵抗の環境依存性が大きい等の問題がある。例えば、ヒドリンゴムは低抵抗であり電気抵抗のバラツキが小さいが、材料費が高い。コスト面から鑑みて、安価な材料を用いることのできる電子導電系ゴムは有用であるが、抵抗バラツキを抑制することが重要なテーマであり、前述したように、加工条件でのバラツキを抑制することも必要とされている。
【０００３】
該導電性ゴムローラの製造方法としては、ゴム材料をチューブ状に押出した後、加硫缶にて加熱加硫し、該ゴムチューブに芯金を圧入して、芯金に被覆して作製する方法、クロスヘッド押出し機で芯金にゴム材料を連続的に被覆押出する方法等がある。前者の製造方法は、バッチ生産となるため、コスト面において不利となる。一方、後者の製造方法では、連続熱風炉にて加硫できるため連続生産が可能となり、コスト面において有利となる。しかしながら、熱風炉内の熱媒体は空気であるため、該導電性ゴムローラの深さ方向に対する加熱ムラが生じやすい。
【０００４】
また、導電性ゴムローラの研磨工程において、研磨量の違いにより導電性ゴムローラは導電性が変化することがある。例えば、導電性ゴム層の深さ方向に対する削り代の多いものと少ないものでは、削り代の多いものの方が研磨後の導電性は向上する。その理由は、加熱加硫工程における導電性ゴム層の深さ方向に対する加熱ムラが考えられる。
【０００５】
そのような電子導電系ゴム組成物を弾性体とする導電性ゴムローラにおいて、電気抵抗のバラツキを制御する様々な工夫がされている。その方法として、互いに非相溶のアクリロニトリルブタジエンゴムとエチレンプロピレンジエンゴムを混合することで、海島構造を有した混合物を形成し、導電剤となるカーボンブラックを充填することで半導電性の混合物を得ることである。この方法において、導電剤となるカーボンブラックが海島構造の界面に偏在し、少量の導電剤で低い電気抵抗の混合物が得られ、電気抵抗の調整が比較的容易であるので、抵抗値のバラツキが抑制できる（特許文献１）。しかし、この方法では、導電剤が界面に偏在し、界面において均一に存在するように制御することは困難であると思われる。また、この方法では加熱加硫工程における電気抵抗の変化を制御することまでは考慮されていない。
【０００６】
このようなことから、上記に示したような導電性ゴム組成物と導電性ゴムローラの電気抵抗のばらつきを小さくする材料や手法が望まれている。
【特許文献１】特開平１１−４５０１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、カーボンブラックを充填した導電性ゴム組成物であって、製造上の温度条件や放置時間の違いにより生ずる導電性の変化が抑えられている導電性ゴム組成物を提供すること及びこれを用いた導電性ゴムローラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、ついに本発明に至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、ゴム成分にカーボンブラックを充填した導電性ゴム組成物であって、該導電性ゴム組成物のムーニー粘度（ＪＩＳ Ｋ６３００−１：２００１）が、３０≦ＭＬ１＋４（１００℃）≦６０の範囲内であり、かつ、該導電性ゴム組成物のＴＨＦ不溶分をＴＧ／ＤＴＡ測定において、該不溶分中のゴム成分に対して、カーボンブラック量が２．５質量倍以上４．５質量倍以下であることを特徴とする導電性ゴム組成物である。
【００１０】
また、本発明は、ゴム成分が、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、イソプレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム及びエチレンプロピレンゴムから選ばれる少なくとも１つであることを特徴とする上記の導電性ゴム組成物である。
【００１１】
さらに、本発明は、導電性ゴム組成物原料をゴム成分が硬化する温度より低い温度で混練りし、その後７０乃至９０℃の温度範囲に１乃至６時間置くことを特徴とする上記の導電性ゴム組成物の製造方法である。
【００１２】
さらに、また、本発明は、芯金上に導電性ゴム層が形成された導電性ゴムローラであって、該導電性ゴム層が、上記の導電性ゴム組成物から形成されたものであることを特徴とする導電性ゴムローラである。
【００１３】
また、本発明は、前記導電性ゴム層が、クロスヘッドダイのガイドを連続的に通過した芯金の外周上に導電性ゴム組成物がゴム押出し機により被覆された後、加熱加硫して形成されていることを特徴とする上記の導電性ゴムローラである。
【００１４】
そして、本発明は、導電性ゴム層が、導電性ゴム組成物を芯金に被覆した後加熱加硫され、さらに研磨されていることを特徴とする上記の導電性ゴムローラである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、カーボンブラックを充填した導電性ゴム組成物及びこれを用いた導電性ゴムローラにおいて、製造上の温度条件や放置時間の違いがあっても、導電性の変化する割合が小さいものが提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の形態につき詳細に説明する。
【００１７】
本発明は、ゴム成分にカーボンブラックを充填した導電性ゴム組成物に関するものである。この導電性ゴム組成物は、ＪＩＳ Ｋ６３００−１：２００１に規定されるムーニー粘度の測定値が、３０≦ＭＬ１＋４（１００℃）≦６０の範囲内であることが特徴である。また、該導電性ゴム組成物をＴＨＦに曝した時に得られるＴＨＦ不溶分をＴＧ／ＤＴＡにて含まれるゴム成分及びカーボンブラック分を測定したとき、該不溶分中のゴム成分に対してカーボンブラックが２．５質量倍以上４．５質量倍以下にあることも特徴とする。
【００１８】
ムーニー粘度ＭＬ１＋４（１００℃）が３０を下回る導電性ゴム組成物では、導電性ゴム組成物を加熱したときの導電性の変化が大きくなる。一方、ムーニー粘度ＭＬ１＋４（１００℃）が６０を越える導電性ゴム組成物を用いると、例えば、押出しなどの導電性ゴムローラの製造工程において、導電性ゴム組成物の加工が困難となることが多い。
【００１９】
また、導電性ゴム組成物のＴＨＦ不溶分をＴＧ／ＤＴＡにて測定したとき、不溶分ゴム成分に対してカーボンブラックが２．５質量倍より小さいとき、導電性ゴム組成物は加熱による導電性の変化が大きくなるので好ましくない。一方、４．５質量倍より大きいと導電性ゴム組成物の硬化物での電気抵抗が高くなりやすく、中抵抗領域用途の導電性ゴム組成物を得にくくなる。
【００２０】
本発明の導電性ゴム組成物において、カーボンブラックの種類としては特に制限はないが、例えば、アセチレンブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラック等が使用可能である。また、カーボンブラックの平均一次粒子径（以下、特に断らない限り、「平均粒径」という）としても特に制限はないが、例えば、平均粒径２０乃至６０ｎｍのものを使用するのが適当である。その理由としては、平均粒径が２０ｎｍ未満の場合、ゴム材料への分散性が悪化することがあり、その結果、混練りでの加工性も悪化する。一方、平均粒径が６０ｎｍを超える場合、ゴム材料に添加した際に導電性を付与することが困難となることがある。
【００２１】
本発明では、ゴム成分としては、導電性ゴム成形品の製造に用いられるゴム原料ならばいずれでも使用可能であるが、以下のゴムから選ばれる少なくとも１つであることが好ましい。ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、イソプレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム及びエチレンプロピレンゴム。これらゴムでは、カーボンブラックを添加したのち混練することで得られる導電性ゴム組成物は、温度と湿度による環境依存性が極めて少なく、容易に所望の中抵抗領域用途の導電性ゴム組成物を得ることができる。また、これらゴムは汎用ゴムとして一般的に使用されているゴムであり、安価な材料である。
【００２２】
本願の導電性ゴム組成物の製造方法は、原料をゴム成分が硬化しない温度範囲で混練りした後７０乃至９０℃の温度範囲で１乃至６時間置く。
【００２３】
ゴム組成物は、通常、ゴム成分に、各種添加剤、例えば、硬化剤、硬化促進剤、硬化調整剤、体質顔料（炭酸カルシウム、体質カーボン等）、増量剤などが配され、これをバンバリーミキサー、混練りロール等で混練されて製造される。この混練は、ゴム組成物が硬化しない温度で、すなわちゴム成分が硬化しない温度で行われる。本発明の導電性ゴム組成物は、カーボンブラックも配されていることが特徴であり、導電性はカーボンブラックが配されることにより達成されている。しかしながら、上記したようにカーボンブラックを配すると導電性が安定しないことが多く、本発明の導電性ゴム組成物の製造方法は、混練り後の熟成に特徴がある。
【００２４】
導電性ゴム組成物原料の混練り後に熟成する温度を７０乃至９０℃の温度範囲で行うのは、７０℃未満ではＴＨＦ不溶分中のゴム成分が不足し、ムーニー粘度ＭＬ1＋４（１００℃）が３０未満となりやすい。すなわち、ＴＨＦ不溶分をＴＧ／ＤＴＡにて測定したとき、該不溶分中のゴム成分に対してカーボンブラックが２．５質量倍以上となりにくく、該導電性ゴム組成物の加熱による導電性の変化が大きく。一方、熟成温度を９０℃超とした時、ＴＨＦ不溶分中のゴム成分が多くなりすぎるので、ムーニー粘度ＭＬ1＋４（１００℃）が６０超となり、押出しなどの導電性ゴムローラの製造工程において、導電性ゴム組成物の加工が困難となることが多い。
【００２５】
導電性ゴム組成物原料を混練りした後の熟成時間は１〜６時間とすることにより、ＴＨＦ不溶分中のゴム成分の量が適正範囲にコントロールすることが可能となる。すなわち、該熟成時間が１時間未満では、ＴＨＦ不溶分中のゴム成分が不足し、ムーニー粘度ＭＬ1＋４（１００℃）が３０未満となりやすい。一方、６時間超では導電性ゴム組成物は架橋反応しやすい状態になり、一部が架橋することもあり、本発明にかかる導電性ゴム組成物が得にくい。
【００２６】
上記したようにして製造された本発明の導電性ゴム組成物は、芯金の外周上に導電性ゴム層として使用して、好適である。以下に、本発明の導電性ゴム組成物を導電性ゴム層とする導電性ローラについて説明する。
【００２７】
本発明の導電性ゴムローラは、芯金上に導電性ゴム層が形成された導電性ゴムローラであって、該導電性ゴム層が、上記導電性ゴム組成物から形成されたものであることを特徴とする。
【００２８】
本発明の導電性ゴム組成物はカーボンブラックを使用した、中抵抗領域における導電性を容易に付与することができるものであり、中抵抗領域の電気抵抗が必要な導電性ゴムローラの導電性ゴム層の形成に好適に利用できる。
【００２９】
本発明の導電性ゴムローラにおいて、その芯金としては特に制限はなく、例えば、鉄、銅及びステンレス等の金属、カーボン分散樹脂、金属又は金属酸化物分散樹脂等を用いることができる。特に、ステンレススチール、めっき処理した鉄、黄銅及び導電性プラスチック、アルミニウム、銅、鉄、又はこれらを含む合金等の良導体が好適である。
【００３０】
本発明の導電性ゴムローラは、上記導電性ゴム組成物を用いて、例えば、以下のようにして製造することができる。芯金を収納した導電性ゴムローラの金型に導電性ゴム組成物を注入し、そこで加熱硬化する。導電性ゴム組成物をチューブ上に押し出し、所定長さに切断した後加熱硬化してゴムチューブを作成し、そのチューブに芯金を押し込む。なお、チューブ状で加熱硬化した場合は得られたチューブを所定長さに切断した後に芯金を押し込む。またはクロスヘッドダイを備えるゴム押出し機に、クロスヘッドダイのガイドに連続的に芯金を通過させて、その外周上に導電性ゴム組成物を被覆した後、加熱加硫して導電性ゴム層を形成する。なお、通常、導電性ゴム層を形成した後に、導電性ゴム層の形態を整えるために、研磨することが多い。
【００３１】
本発明では、クロスヘッドダイを備えた押出し機による製造方法が以下の理由により好ましい。すなわち、連続的に芯金をクロスヘッド内に供給しながらゴムを被覆し押出した後、連続熱風炉にて加熱加硫するため連続生産が可能であり、コスト面において有利となる。なお、本発明の導電性ゴムローラは、上記導電性ゴム組成物を使用しているので、連続熱風炉内での加熱ムラが生じたとしても、研磨しても電気抵抗の変化が小さいので、製品間のムラが少なくてすむ。
【００３２】
導電性ゴムローラの形状形成方法としては、例えば、金型を用いて成形する方法や研磨により形成させる方法があるが、研磨による方法は、砥石の形状を変化させることにより、様々な形状に対応可能であるというメリットがある。かつ、本発明の導電性ゴム組成物を用いることで、研磨工程において、研磨量の違いにより導電性ゴムローラの導電性が変化する不具合を抑制できるため、導電性ゴムローラの研磨による成形方法が好適に用いることができる。
【００３３】
本発明の導電性ゴムローラは、そのままであるいは弾性層表面をトリミングして、静電方式の画像形成装置において、帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ等の導電性ローラとして使用できる。
【実施例】
【００３４】
以下、実施例に基づいて本発明ついて詳しく説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。また、以下において、特に断らない限り、「部」は「質量部」を表す。
【００３５】
まず、以下の実施例、比較例で使用した資材について示す。
【００３６】
・ゴム成分
Ｎ２３０ＳＶ：ＮＢＲ「ＪＳＲ Ｎ２３０ＳＶ」（商品名、ＪＳＲ株式会社製)
Ｎ２３０ＳＨ：ＮＢＲ「ＪＳＲ Ｎ２３０ＳＨ」（商品名、ＪＳＲ株式会社製)
ＥＰＤＭ５０１Ａ：ＥＰＤＭ「エスプレンＥＰＤＭ５０１Ａ」（商品名、住友化学株式会社製）
ＢＲ１５０Ｌ：ＢＲ「ＵＢＥＰＯＬ−ＢＲ１５０Ｌ」（商品名、宇部興産株式会社製)
【００３７】
・カーボンブラック
＃７３６０ＳＢ：カーボンブラック「トーカブラック＃７３６０ＳＢ」（商品名、東海カーボン株式会社製）
ＥＣ６００ＪＤ：カーボンブラック「ケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤ」（商品名、ケッチェン・インターナショナル株式会社製）
【００３８】
・加硫剤、加硫促進剤
ＰＭＣ：加硫剤（イオウ）「サルファックスＰＭＣ」（商品名、鶴見化学株式会社製）
ＤＭ：加硫促進剤「ノクセラーＤＭ」（商品名、大内新興化学工業株式会社製）
ＴＳ：加硫促進剤「ノクセラーＴＳ」（商品名、大内新興化学工業株式会社製）
【００３９】
・その他
酸化亜鉛：酸化亜鉛２種（堺化学工業株式会社製）
ステアリン酸：ステアリン酸「ルナック」（商品名、花王株式会社製）
可塑剤：ゴム用可塑剤「アデカサイザーＲＳ−７００」（商品名、株式会社アデカ製）
【００４０】
実施例１
〔導電性ゴム組成物の作製〕
ゴム成分として、Ｎ２３０ＳＶ ８０部とＮ２３０ＳＨ ２０部、カーボンブラックとして、＃７３６０Ｂ ４０部とＥＣ６００ＪＤ ５部を用い、酸化亜鉛５部、ステアリン酸１部及び可塑剤１０部を加え、７リットルのニーダー中９０℃で２０分間混練りした。その後、ＰＭＣ １．５部、ＤＭ １部及びＴＳ １部を加え、８０℃の１２インチオープンロールで混練して、未加硫状態の導電性ゴム組成物Ａを得た。さらに、この導電性ゴム組成物Aを８０℃で３時間置き、未加硫状態の導電性ゴム組成物Ａ’を得た。
【００４１】
得られた導電性ゴム組成物Ａ’のムーニー粘度ＭＬ１＋４（１００℃）及びＴＨＦ不溶分中のカーボンブラック量を下記により測定した。結果を表１に示す。
【００４２】
・ムーニー粘度ＭＬ１＋４（１００℃）
ＪＩＳ Ｋ６３００：２００１に従って、ムーニー粘度測定器「ムーニービスコメーターＳＭＶ−２０１Ｖ」（商品名、株式会社島津製作所製）を用いて、ローターサイズＬ、測定温度１００℃で測定した。
【００４３】
・ＴＨＦ不溶分中のカーボンブラック量
導電性ゴム組成物Ａ’５ｍｇ乃至１０ｍｇをＴＨＦ１０ｍｌに室温にて４８時間浸漬した後、＃４００メッシュでろ過し、得られた残渣分を７０℃乃至９０℃で１時間乾燥して、ＴＨＦ不溶分を得た。次いで、このＴＨＦ不溶分を示差熱熱重量同時測定装置「ＴＧ／ＤＴＡ６２００」（商品名、セイコーインスツルメンツ株式会社製）を用いて、ゴム成分及びカーボン量を測定し、ゴム成分を１として規格化して、カーボンブラック量を求めた。なお、測定は下記の温度プログラムにて、測定間隔は０．５秒で行った。
ＳＴＥＰ１：３０乃至５５０℃（昇温速度２０℃／分）、窒素ガス流量（３００ｍｌ／分）
ＳＴＥＰ２：５５０乃至３００℃（降温速度２０℃／分）、空気流量（３００ｍｌ／分）
ＳＴＥＰ３：３００乃至８００℃（昇温速度２０℃／分）、空気流量（３００ｍｌ／分）
ＳＴＥＰ１の減量がゴム成分量に相当し、ＳＴＥＰ２及び３での減量がカーボンブラック量に相当する。
【００４４】
〔導電性ゴムローラの作製〕
押出し機として、シリンダー内直径が７０ｍｍ、Ｌ／Ｄが２０のベント式押出し機を用意した。押出し機の温調は、シリンダー、ヘッド、スクリュー共に８０℃に調整した。また、スクリュー回転数は芯金の押出し速度に合わせ、８ｒｐｍに調整した。
【００４５】
芯金として、両端部１２ｍｍを残し、加硫接着剤「メタロックＵ−２０」（商品名、株式会社東洋化学研究所製）を予め塗布した直径６ｍｍ、長さ２５０ｍｍの鉄製のものを使用した。
【００４６】
上記で作成した導電性ゴム組成物Ａ’を押出し機内に投入し、連続的に芯金をクロスヘッド内に供給しながらゴムを被覆した。ダイスはφ８．２ｍｍのダイスを使用し、押出し時のゴムローラの目標外径を８．０ｍｍとした。被覆されたゴムをカッターで切断し、１６０℃、６０分熱風炉で加硫した後、芯金端部より１２ｍｍの位置からゴムを剥ぎとり、ゴムローラを作製した。研磨は砥石ＧＣ１２０（株式会社テイケン製）を使用し、砥石回転数２０００ｒｐｍ、ローラ主軸回転数４００ｒｐｍ、砥石移動速度１０ｍｍ／ｍｉｎで行った。このようにして、外径７．８ｍｍの導電性ゴムローラＢを作製した。
【００４７】
得られた導電性ゴムローラＢ１０００本の電気抵抗を下記により測定し、その後、再び上記と同じようにしてさらに２００μｍを研磨にして、導電性ゴムローラＢ’を得、再び電気抵抗を測定した。これらの電気抵抗の測定値の平均値から桁差（対数表示）を求めた。これらの結果も表１に示す。
【００４８】
・ローラの電気抵抗
得られた導電性ゴムローラを芯金端部より直流電圧を印加できる、内部抵抗１ｋΩの電気回路に組み込み、芯金両端部に荷重５００ｇを加重し、導電性ゴムローラの回転速度３０ｒｐｍにての電気抵抗を５秒間測定し、その平均値を当該試料の電気抵抗値とした。
【００４９】
実施例２
ゴム成分として、Ｎ２３０ＳＶ ９０部とＮ２３０ＳＨ １０部を用い、可塑剤を全く使用しない他は実施例１と同様にして、導電性ゴム組成物Ａを得、以下実施例１と同様に導電性ゴムローラを作成した。また、導電性ゴム組成物Ａ及び導電性ゴムローラについて、実施例１と同様の評価をした。結果を表１に示す。
【００５０】
実施例３
ゴム成分として、Ｎ２３０ＳＶ ７０部とＮ２３０ＳＨ ３０部を用い、可塑剤を２０部用した他は実施例１と同様にして、導電性ゴム組成物Ａを得、以下実施例１と同様に導電性ゴムローラを作成した。また、導電性ゴム組成物Ａ及び導電性ゴムローラについて、実施例１と同様の評価をした。結果を表１に示す。
【００５１】
実施例４
ゴム成分として、Ｎ２３０ＳＶ ６０部とＮ２３０ＳＨ ４０部を用いた他は実施例１と同様にして、導電性ゴム組成物Ａを得、以下実施例１と同様に導電性ゴムローラを作成した。また、導電性ゴム組成物Ａ及び導電性ゴムローラについて、実施例１と同様の評価をした。結果を表１に示す。
【００５２】
実施例５
ゴム成分として、Ｎ２３０ＳＶ １００部を用い、可塑剤を３０部とした他は実施例１と同様にして、導電性ゴム組成物Ａを得、以下実施例１と同様に導電性ゴムローラを作成した。また、導電性ゴム組成物Ａ及び導電性ゴムローラについて、実施例１と同様の評価をした。結果を表１に示す。
【００５３】
実施例６
ゴム成分として、ＥＰＤＭ５０１Ｓ １００部を用いた他は実施例１と同様にして、導電性ゴム組成物Ａを得、以下実施例１と同様に導電性ゴムローラを作成した。また、導電性ゴム組成物Ａ及び導電性ゴムローラについて、実施例１と同様の評価をした。結果を表１に示す。
【００５４】
実施例７
ゴム成分として、ＢＲ１５０Ｌ １００部を用いた他は実施例１と同様にして、導電性ゴム組成物Ａを得、以下実施例１と同様に導電性ゴムローラを作成した。また、導電性ゴム組成物Ａ及び導電性ゴムローラについて、実施例１と同様の評価をした。結果を表１に示す。
【００５５】
実施例８
ゴム成分として、Ｎ２３０ＳＶ １００部を用い、可塑剤を４０部とし、カーボンブラック＃７３６０ＳＢを３０部に減らした他は実施例１と同様にして、導電性ゴム組成物Ａを得た。得られた導電性ゴム組成物Ａを８０℃で３時間置き、導電性ゴム組成物Ａ’を得た。この導電性ゴム組成物Ａ’を用い、以下実施例１と同様に導電性ゴムローラを作成した。得られた導電性ゴム組成物Ａ’及び導電性ゴムローラについて、実施例１と同様の評価をした。結果を表１に示す。
【００５６】
実施例９
実施例１と同様にして得られた導電性ゴム組成物Ａを７０℃で１時間置き、導電性ゴム組成物Ａ’を得た。この導電性ゴム組成物Ａ’を用い、以下実施例１と同様に導電性ゴムローラを作成した。得られた導電性ゴム組成物Ａ’及び導電性ゴムローラについて、実施例１と同様の評価をした。結果を表１に示す。
【００５７】
実施例１０
実施例１と同様にして得られた導電性ゴム組成物Ａを９０℃で６時間置き、導電性ゴム組成物Ａ’を得た。この導電性ゴム組成物Ａ’を用い、以下実施例１と同様に導電性ゴムローラを作成した。得られた導電性ゴム組成物Ａ’及び導電性ゴムローラについて、実施例１と同様の評価をした。結果を表１に示す。
【００５８】
比較例１
ゴム成分として、Ｎ２３０ＳＶ ５０部とＮ２３０ＳＨ ５０部を用いた他は実施例１と同様にして、導電性ゴム組成物Ａ’を得、以下実施例１と同様に導電性ゴムローラを作成した。また、導電性ゴム組成物Ａ’及び導電性ゴムローラについて、実施例１と同様の評価をした。結果を表１に示す。
【００５９】
比較例２
ゴム成分として、Ｎ２３０ＳＶ １００部を用い、可塑剤を５０部とし、カーボンブラックＥＣ６００ＪＤを３部に減らした他は実施例１と同様に導電性ゴムローラを得た。また、得られた導電性ゴム組成物Ａ’及び導電性ゴムローラについて、実施例１と同様の評価をした。結果を表１に示す。
【００６０】
比較例３
ゴム成分として、Ｎ２３０ＳＶ １００部を用い、可塑剤を全く使用せず、カーボンブラックとして＃７３６０ＳＢ５５部とＢＣ６００ＪＤ３部を用いる他は実施例１と同様にして、導電性ゴムローラを得た。また、導電性ゴム組成物Ａ’及び導電性ゴムローラについて、実施例１と同様の評価をした。結果を表１に示す。
【００６１】
比較例４
実施例８において得られた導電性ゴム組成物Ａを用い、実施例１と同様にして、導電性ゴムローラを得た。用いた導電性ゴム組成物Ａ及び得られた導電性ゴムローラについて、実施例１と同様の評価をした。結果を表１に示す。
【００６２】
比較例５
実施例１と同様にして得られた導電性ゴム組成物Ａを６０℃で０．５時間置き、導電性ゴム組成物Ａ’を得た。この導電性ゴム組成物Ａ’を用い、以下実施例１と同様に導電性ゴムローラを作成した。得られた導電性ゴム組成物Ａ’及び導電性ゴムローラについて、実施例１と同様の評価をした。結果を表１に示す。
【００６３】
比較例６
実施例１と同様にして得られた導電性ゴム組成物Ａを１００℃で７時間置き、導電性ゴム組成物Ａ’を得た。この導電性ゴム組成物Ａ’を用い、以下実施例１と同様に導電性ゴムローラを作成した。得られた導電性ゴム組成物Ａ’及び導電性ゴムローラについて、実施例１と同様の評価をした。結果を表１に示す。
【００６４】
【表１】
【００６５】
表１に見られるように、導電性ゴム組成物のムーニー粘度ＭＬ１＋４（１００℃）が６０より大であると、研磨量の異なるゴムローラの電気抵抗の桁差が極端に小さくなるが、押出し圧力が極端に上昇し、押出し加工性が悪化する（比較例１）。また、導電性ゴム組成物のムーニー粘度ＭＬ1＋4（１００℃）が３０未満であると、研磨量の異なるゴムローラの電気抵抗の桁差が極端に大きくなる（比較例２）。
【００６６】
ＴＨＦ不溶分のＴＧ／ＤＴＡ測定でカーボンブラック量が４．５より高くなると、研磨量の異なるゴムローラの電気抵抗の桁差が小さくなるが、ゴムローラの電気抵抗が高くなる（比較例３）。また、ＴＨＦ不溶分のＴＧ／ＤＴＡ測定でカーボンブラック量が２．５より低くなると、研磨量の異なるゴムローラの電気抵抗値の対数差が極端に大きくなる（比較例４）。
【００６７】
また、実施例２、実施例３、比較例３及び比較例４から、ＴＨＦ不溶分のＴＧ／ＤＴＡ測定でカーボンブラック量が多い方が、導電性ゴムローラの電気抵抗が高くなるが、研磨量の異なるゴムローラ間では電気抵抗の桁差が小さくなることが分かる。
【００６８】
実施例４、実施例５、比較例１及び比較例２から、ゴム組成物のムーニー粘度ＭＬ１＋４（１００℃）が高い方が研磨量の異なるゴムローラ間の電気抵抗の桁差が小さくなることが分かる。
【００６９】
実施例８と比較例４から見られるように、同配合であっても、７０乃至９０℃で１乃至６時間置くことによって、ＴＨＦ不溶分のＴＧ／ＤＴＡ測定でカーボンブラック量が多くなり、研磨量の異なるゴムローラの電気抵抗値の対数差が小さくなることが分かる。
【００７０】
実施例１、実施例９、実施例１０、比較例５及び比較例６から見られるように、熟成温度及び熟成時間はそれぞれ７０乃至９０℃、１乃至６時間が好適であることが分かる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やレーザービームプリンタ等の画像形成装置に組み込まれる帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ等の導電性ゴムローラの弾性体を形成するのに適した導電性ゴム組成物、その製造方法及び該ゴム組成物により製造された導電性ゴムローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、導電性ゴムは、電子導電系ゴムとイオン導電系ゴムの２つに分けられる。導電性充填材を分散させることによって得られる電子導電系ゴムは温湿度による環境依存性が小さく、原料ゴムに安価な材料が使用できるとういうメリットがある反面、導電性充填材の分散による電気抵抗のバラツキが大きいことが知られている。さらに、分散だけではなく、押出し、研磨等の加工方法、加工条件による電気抵抗の変化もあり、同一の電気抵抗の材料を使用しても、加工上のバラツキが電気抵抗のバラツキとなってしまう不具合もあった。一方、ゴム自体が導電性であるイオン導電系ゴムは、電気抵抗のバラツキは小さいが、材料費が高く、電気抵抗の環境依存性が大きい等の問題がある。例えば、ヒドリンゴムは低抵抗であり電気抵抗のバラツキが小さいが、材料費が高い。コスト面から鑑みて、安価な材料を用いることのできる電子導電系ゴムは有用であるが、抵抗バラツキを抑制することが重要なテーマであり、前述したように、加工条件でのバラツキを抑制することも必要とされている。
【０００３】
該導電性ゴムローラの製造方法としては、ゴム材料をチューブ状に押出した後、加硫缶にて加熱加硫し、該ゴムチューブに芯金を圧入して、芯金に被覆して作製する方法、クロスヘッド押出し機で芯金にゴム材料を連続的に被覆押出する方法等がある。前者の製造方法は、バッチ生産となるため、コスト面において不利となる。一方、後者の製造方法では、連続熱風炉にて加硫できるため連続生産が可能となり、コスト面において有利となる。しかしながら、熱風炉内の熱媒体は空気であるため、該導電性ゴムローラの深さ方向に対する加熱ムラが生じやすい。
【０００４】
また、導電性ゴムローラの研磨工程において、研磨量の違いにより導電性ゴムローラは導電性が変化することがある。例えば、導電性ゴム層の深さ方向に対する削り代の多いものと少ないものでは、削り代の多いものの方が研磨後の導電性は向上する。その理由は、加熱加硫工程における導電性ゴム層の深さ方向に対する加熱ムラが考えられる。
【０００５】
そのような電子導電系ゴム組成物を弾性体とする導電性ゴムローラにおいて、電気抵抗のバラツキを制御する様々な工夫がされている。その方法として、互いに非相溶のアクリロニトリルブタジエンゴムとエチレンプロピレンジエンゴムを混合することで、海島構造を有した混合物を形成し、導電剤となるカーボンブラックを充填することで半導電性の混合物を得ることである。この方法において、導電剤となるカーボンブラックが海島構造の界面に偏在し、少量の導電剤で低い電気抵抗の混合物が得られ、電気抵抗の調整が比較的容易であるので、抵抗値のバラツキが抑制できる（特許文献１）。しかし、この方法では、導電剤が界面に偏在し、界面において均一に存在するように制御することは困難であると思われる。また、この方法では加熱加硫工程における電気抵抗の変化を制御することまでは考慮されていない。
【０００６】
このようなことから、上記に示したような導電性ゴム組成物と導電性ゴムローラの電気抵抗のばらつきを小さくする材料や手法が望まれている。
【特許文献１】特開平１１−４５０１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、カーボンブラックを充填した導電性ゴム組成物であって、製造上の温度条件や放置時間の違いにより生ずる導電性の変化が抑えられている導電性ゴム組成物を提供すること及びこれを用いた導電性ゴムローラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、ついに本発明に至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、ゴム成分にカーボンブラックを充填した導電性ゴム組成物であって、該導電性ゴム組成物のムーニー粘度（ＪＩＳ Ｋ６３００−１：２００１）が、３０≦ＭＬ１＋４（１００℃）≦６０の範囲内であり、かつ、該導電性ゴム組成物のＴＨＦ不溶分をＴＧ／ＤＴＡ測定において、該不溶分中のゴム成分に対して、カーボンブラック量が２．５質量倍以上４．５質量倍以下であることを特徴とする導電性ゴム組成物である。
【００１０】
また、本発明は、ゴム成分が、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、イソプレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム及びエチレンプロピレンゴムから選ばれる少なくとも１つであることを特徴とする上記の導電性ゴム組成物である。
【００１１】
さらに、本発明は、導電性ゴム組成物原料をゴム成分が硬化する温度より低い温度で混練りし、その後７０乃至９０℃の温度範囲に１乃至６時間置くことを特徴とする上記の導電性ゴム組成物の製造方法である。
【００１２】
さらに、また、本発明は、芯金上に導電性ゴム層が形成された導電性ゴムローラであって、該導電性ゴム層が、上記の導電性ゴム組成物から形成されたものであることを特徴とする導電性ゴムローラである。
【００１３】
また、本発明は、前記導電性ゴム層が、クロスヘッドダイのガイドを連続的に通過した芯金の外周上に導電性ゴム組成物がゴム押出し機により被覆された後、加熱加硫して形成されていることを特徴とする上記の導電性ゴムローラである。
【００１４】
そして、本発明は、導電性ゴム層が、導電性ゴム組成物を芯金に被覆した後加熱加硫され、さらに研磨されていることを特徴とする上記の導電性ゴムローラである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、カーボンブラックを充填した導電性ゴム組成物及びこれを用いた導電性ゴムローラにおいて、製造上の温度条件や放置時間の違いがあっても、導電性の変化する割合が小さいものが提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の形態につき詳細に説明する。
【００１７】
本発明は、ゴム成分にカーボンブラックを充填した導電性ゴム組成物に関するものである。この導電性ゴム組成物は、ＪＩＳ Ｋ６３００−１：２００１に規定されるムーニー粘度の測定値が、３０≦ＭＬ１＋４（１００℃）≦６０の範囲内であることが特徴である。また、該導電性ゴム組成物をＴＨＦに曝した時に得られるＴＨＦ不溶分をＴＧ／ＤＴＡにて含まれるゴム成分及びカーボンブラック分を測定したとき、該不溶分中のゴム成分に対してカーボンブラックが２．５質量倍以上４．５質量倍以下にあることも特徴とする。
【００１８】
ムーニー粘度ＭＬ１＋４（１００℃）が３０を下回る導電性ゴム組成物では、導電性ゴム組成物を加熱したときの導電性の変化が大きくなる。一方、ムーニー粘度ＭＬ１＋４（１００℃）が６０を越える導電性ゴム組成物を用いると、例えば、押出しなどの導電性ゴムローラの製造工程において、導電性ゴム組成物の加工が困難となることが多い。
【００１９】
また、導電性ゴム組成物のＴＨＦ不溶分をＴＧ／ＤＴＡにて測定したとき、不溶分ゴム成分に対してカーボンブラックが２．５質量倍より小さいとき、導電性ゴム組成物は加熱による導電性の変化が大きくなるので好ましくない。一方、４．５質量倍より大きいと導電性ゴム組成物の硬化物での電気抵抗が高くなりやすく、中抵抗領域用途の導電性ゴム組成物を得にくくなる。
【００２０】
本発明の導電性ゴム組成物において、カーボンブラックの種類としては特に制限はないが、例えば、アセチレンブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラック等が使用可能である。また、カーボンブラックの平均一次粒子径（以下、特に断らない限り、「平均粒径」という）としても特に制限はないが、例えば、平均粒径２０乃至６０ｎｍのものを使用するのが適当である。その理由としては、平均粒径が２０ｎｍ未満の場合、ゴム材料への分散性が悪化することがあり、その結果、混練りでの加工性も悪化する。一方、平均粒径が６０ｎｍを超える場合、ゴム材料に添加した際に導電性を付与することが困難となることがある。
【００２１】
本発明では、ゴム成分としては、導電性ゴム成形品の製造に用いられるゴム原料ならばいずれでも使用可能であるが、以下のゴムから選ばれる少なくとも１つであることが好ましい。ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、イソプレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム及びエチレンプロピレンゴム。これらゴムでは、カーボンブラックを添加したのち混練することで得られる導電性ゴム組成物は、温度と湿度による環境依存性が極めて少なく、容易に所望の中抵抗領域用途の導電性ゴム組成物を得ることができる。また、これらゴムは汎用ゴムとして一般的に使用されているゴムであり、安価な材料である。
【００２２】
本願の導電性ゴム組成物の製造方法は、原料をゴム成分が硬化しない温度範囲で混練りした後７０乃至９０℃の温度範囲で１乃至６時間置く。
【００２３】
ゴム組成物は、通常、ゴム成分に、各種添加剤、例えば、硬化剤、硬化促進剤、硬化調整剤、体質顔料（炭酸カルシウム、体質カーボン等）、増量剤などが配され、これをバンバリーミキサー、混練りロール等で混練されて製造される。この混練は、ゴム組成物が硬化しない温度で、すなわちゴム成分が硬化しない温度で行われる。本発明の導電性ゴム組成物は、カーボンブラックも配されていることが特徴であり、導電性はカーボンブラックが配されることにより達成されている。しかしながら、上記したようにカーボンブラックを配すると導電性が安定しないことが多く、本発明の導電性ゴム組成物の製造方法は、混練り後の熟成に特徴がある。
【００２４】
導電性ゴム組成物原料の混練り後に熟成する温度を７０乃至９０℃の温度範囲で行うのは、７０℃未満ではＴＨＦ不溶分中のゴム成分が不足し、ムーニー粘度ＭＬ1＋４（１００℃）が３０未満となりやすい。すなわち、ＴＨＦ不溶分をＴＧ／ＤＴＡにて測定したとき、該不溶分中のゴム成分に対してカーボンブラックが２．５質量倍以上となりにくく、該導電性ゴム組成物の加熱による導電性の変化が大きく。一方、熟成温度を９０℃超とした時、ＴＨＦ不溶分中のゴム成分が多くなりすぎるので、ムーニー粘度ＭＬ1＋４（１００℃）が６０超となり、押出しなどの導電性ゴムローラの製造工程において、導電性ゴム組成物の加工が困難となることが多い。
【００２５】
導電性ゴム組成物原料を混練りした後の熟成時間は１〜６時間とすることにより、ＴＨＦ不溶分中のゴム成分の量が適正範囲にコントロールすることが可能となる。すなわち、該熟成時間が１時間未満では、ＴＨＦ不溶分中のゴム成分が不足し、ムーニー粘度ＭＬ1＋４（１００℃）が３０未満となりやすい。一方、６時間超では導電性ゴム組成物は架橋反応しやすい状態になり、一部が架橋することもあり、本発明にかかる導電性ゴム組成物が得にくい。
【００２６】
上記したようにして製造された本発明の導電性ゴム組成物は、芯金の外周上に導電性ゴム層として使用して、好適である。以下に、本発明の導電性ゴム組成物を導電性ゴム層とする導電性ローラについて説明する。
【００２７】
本発明の導電性ゴムローラは、芯金上に導電性ゴム層が形成された導電性ゴムローラであって、該導電性ゴム層が、上記導電性ゴム組成物から形成されたものであることを特徴とする。
【００２８】
本発明の導電性ゴム組成物はカーボンブラックを使用した、中抵抗領域における導電性を容易に付与することができるものであり、中抵抗領域の電気抵抗が必要な導電性ゴムローラの導電性ゴム層の形成に好適に利用できる。
【００２９】
本発明の導電性ゴムローラにおいて、その芯金としては特に制限はなく、例えば、鉄、銅及びステンレス等の金属、カーボン分散樹脂、金属又は金属酸化物分散樹脂等を用いることができる。特に、ステンレススチール、めっき処理した鉄、黄銅及び導電性プラスチック、アルミニウム、銅、鉄、又はこれらを含む合金等の良導体が好適である。
【００３０】
本発明の導電性ゴムローラは、上記導電性ゴム組成物を用いて、例えば、以下のようにして製造することができる。芯金を収納した導電性ゴムローラの金型に導電性ゴム組成物を注入し、そこで加熱硬化する。導電性ゴム組成物をチューブ上に押し出し、所定長さに切断した後加熱硬化してゴムチューブを作成し、そのチューブに芯金を押し込む。なお、チューブ状で加熱硬化した場合は得られたチューブを所定長さに切断した後に芯金を押し込む。またはクロスヘッドダイを備えるゴム押出し機に、クロスヘッドダイのガイドに連続的に芯金を通過させて、その外周上に導電性ゴム組成物を被覆した後、加熱加硫して導電性ゴム層を形成する。なお、通常、導電性ゴム層を形成した後に、導電性ゴム層の形態を整えるために、研磨することが多い。
【００３１】
本発明では、クロスヘッドダイを備えた押出し機による製造方法が以下の理由により好ましい。すなわち、連続的に芯金をクロスヘッド内に供給しながらゴムを被覆し押出した後、連続熱風炉にて加熱加硫するため連続生産が可能であり、コスト面において有利となる。なお、本発明の導電性ゴムローラは、上記導電性ゴム組成物を使用しているので、連続熱風炉内での加熱ムラが生じたとしても、研磨しても電気抵抗の変化が小さいので、製品間のムラが少なくてすむ。
【００３２】
導電性ゴムローラの形状形成方法としては、例えば、金型を用いて成形する方法や研磨により形成させる方法があるが、研磨による方法は、砥石の形状を変化させることにより、様々な形状に対応可能であるというメリットがある。かつ、本発明の導電性ゴム組成物を用いることで、研磨工程において、研磨量の違いにより導電性ゴムローラの導電性が変化する不具合を抑制できるため、導電性ゴムローラの研磨による成形方法が好適に用いることができる。
【００３３】
本発明の導電性ゴムローラは、そのままであるいは弾性層表面をトリミングして、静電方式の画像形成装置において、帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ等の導電性ローラとして使用できる。
【実施例】
【００３４】
以下、実施例に基づいて本発明ついて詳しく説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。また、以下において、特に断らない限り、「部」は「質量部」を表す。
【００３５】
まず、以下の実施例、比較例で使用した資材について示す。
【００３６】
・ゴム成分
Ｎ２３０ＳＶ：ＮＢＲ「ＪＳＲ Ｎ２３０ＳＶ」（商品名、ＪＳＲ株式会社製)
Ｎ２３０ＳＨ：ＮＢＲ「ＪＳＲ Ｎ２３０ＳＨ」（商品名、ＪＳＲ株式会社製)
ＥＰＤＭ５０１Ａ：ＥＰＤＭ「エスプレンＥＰＤＭ５０１Ａ」（商品名、住友化学株式会社製）
ＢＲ１５０Ｌ：ＢＲ「ＵＢＥＰＯＬ−ＢＲ１５０Ｌ」（商品名、宇部興産株式会社製)
【００３７】
・カーボンブラック
＃７３６０ＳＢ：カーボンブラック「トーカブラック＃７３６０ＳＢ」（商品名、東海カーボン株式会社製）
ＥＣ６００ＪＤ：カーボンブラック「ケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤ」（商品名、ケッチェン・インターナショナル株式会社製）
【００３８】
・加硫剤、加硫促進剤
ＰＭＣ：加硫剤（イオウ）「サルファックスＰＭＣ」（商品名、鶴見化学株式会社製）
ＤＭ：加硫促進剤「ノクセラーＤＭ」（商品名、大内新興化学工業株式会社製）
ＴＳ：加硫促進剤「ノクセラーＴＳ」（商品名、大内新興化学工業株式会社製）
【００３９】
・その他
酸化亜鉛：酸化亜鉛２種（堺化学工業株式会社製）
ステアリン酸：ステアリン酸「ルナック」（商品名、花王株式会社製）
可塑剤：ゴム用可塑剤「アデカサイザーＲＳ−７００」（商品名、株式会社アデカ製）
【００４０】
実施例１
〔導電性ゴム組成物の作製〕
ゴム成分として、Ｎ２３０ＳＶ ８０部とＮ２３０ＳＨ ２０部、カーボンブラックとして、＃７３６０Ｂ ４０部とＥＣ６００ＪＤ ５部を用い、酸化亜鉛５部、ステアリン酸１部及び可塑剤１０部を加え、７リットルのニーダー中９０℃で２０分間混練りした。その後、ＰＭＣ １．５部、ＤＭ １部及びＴＳ １部を加え、８０℃の１２インチオープンロールで混練して、未加硫状態の導電性ゴム組成物Ａを得た。さらに、この導電性ゴム組成物Aを８０℃で３時間置き、未加硫状態の導電性ゴム組成物Ａ’を得た。
【００４１】
得られた導電性ゴム組成物Ａ’のムーニー粘度ＭＬ１＋４（１００℃）及びＴＨＦ不溶分中のカーボンブラック量を下記により測定した。結果を表１に示す。
【００４２】
・ムーニー粘度ＭＬ１＋４（１００℃）
ＪＩＳ Ｋ６３００：２００１に従って、ムーニー粘度測定器「ムーニービスコメーターＳＭＶ−２０１Ｖ」（商品名、株式会社島津製作所製）を用いて、ローターサイズＬ、測定温度１００℃で測定した。
【００４３】
・ＴＨＦ不溶分中のカーボンブラック量
導電性ゴム組成物Ａ’５ｍｇ乃至１０ｍｇをＴＨＦ１０ｍｌに室温にて４８時間浸漬した後、＃４００メッシュでろ過し、得られた残渣分を７０℃乃至９０℃で１時間乾燥して、ＴＨＦ不溶分を得た。次いで、このＴＨＦ不溶分を示差熱熱重量同時測定装置「ＴＧ／ＤＴＡ６２００」（商品名、セイコーインスツルメンツ株式会社製）を用いて、ゴム成分及びカーボン量を測定し、ゴム成分を１として規格化して、カーボンブラック量を求めた。なお、測定は下記の温度プログラムにて、測定間隔は０．５秒で行った。
ＳＴＥＰ１：３０乃至５５０℃（昇温速度２０℃／分）、窒素ガス流量（３００ｍｌ／分）
ＳＴＥＰ２：５５０乃至３００℃（降温速度２０℃／分）、空気流量（３００ｍｌ／分）
ＳＴＥＰ３：３００乃至８００℃（昇温速度２０℃／分）、空気流量（３００ｍｌ／分）
ＳＴＥＰ１の減量がゴム成分量に相当し、ＳＴＥＰ２及び３での減量がカーボンブラック量に相当する。
【００４４】
〔導電性ゴムローラの作製〕
押出し機として、シリンダー内直径が７０ｍｍ、Ｌ／Ｄが２０のベント式押出し機を用意した。押出し機の温調は、シリンダー、ヘッド、スクリュー共に８０℃に調整した。また、スクリュー回転数は芯金の押出し速度に合わせ、８ｒｐｍに調整した。
【００４５】
芯金として、両端部１２ｍｍを残し、加硫接着剤「メタロックＵ−２０」（商品名、株式会社東洋化学研究所製）を予め塗布した直径６ｍｍ、長さ２５０ｍｍの鉄製のものを使用した。
【００４６】
上記で作成した導電性ゴム組成物Ａ’を押出し機内に投入し、連続的に芯金をクロスヘッド内に供給しながらゴムを被覆した。ダイスはφ８．２ｍｍのダイスを使用し、押出し時のゴムローラの目標外径を８．０ｍｍとした。被覆されたゴムをカッターで切断し、１６０℃、６０分熱風炉で加硫した後、芯金端部より１２ｍｍの位置からゴムを剥ぎとり、ゴムローラを作製した。研磨は砥石ＧＣ１２０（株式会社テイケン製）を使用し、砥石回転数２０００ｒｐｍ、ローラ主軸回転数４００ｒｐｍ、砥石移動速度１０ｍｍ／ｍｉｎで行った。このようにして、外径７．８ｍｍの導電性ゴムローラＢを作製した。
【００４７】
得られた導電性ゴムローラＢ１０００本の電気抵抗を下記により測定し、その後、再び上記と同じようにしてさらに２００μｍを研磨にして、導電性ゴムローラＢ’を得、再び電気抵抗を測定した。これらの電気抵抗の測定値の平均値から桁差（対数表示）を求めた。これらの結果も表１に示す。
【００４８】
・ローラの電気抵抗
得られた導電性ゴムローラを芯金端部より直流電圧を印加できる、内部抵抗１ｋΩの電気回路に組み込み、芯金両端部に荷重５００ｇを加重し、導電性ゴムローラの回転速度３０ｒｐｍにての電気抵抗を５秒間測定し、その平均値を当該試料の電気抵抗値とした。
【００４９】
実施例２
ゴム成分として、Ｎ２３０ＳＶ ９０部とＮ２３０ＳＨ １０部を用い、可塑剤を全く使用しない他は実施例１と同様にして、導電性ゴム組成物Ａを得、以下実施例１と同様に導電性ゴムローラを作成した。また、導電性ゴム組成物Ａ及び導電性ゴムローラについて、実施例１と同様の評価をした。結果を表１に示す。
【００５０】
実施例３
ゴム成分として、Ｎ２３０ＳＶ ７０部とＮ２３０ＳＨ ３０部を用い、可塑剤を２０部用した他は実施例１と同様にして、導電性ゴム組成物Ａを得、以下実施例１と同様に導電性ゴムローラを作成した。また、導電性ゴム組成物Ａ及び導電性ゴムローラについて、実施例１と同様の評価をした。結果を表１に示す。
【００５１】
実施例４
ゴム成分として、Ｎ２３０ＳＶ ６０部とＮ２３０ＳＨ ４０部を用いた他は実施例１と同様にして、導電性ゴム組成物Ａを得、以下実施例１と同様に導電性ゴムローラを作成した。また、導電性ゴム組成物Ａ及び導電性ゴムローラについて、実施例１と同様の評価をした。結果を表１に示す。
【００５２】
実施例５
ゴム成分として、Ｎ２３０ＳＶ １００部を用い、可塑剤を３０部とした他は実施例１と同様にして、導電性ゴム組成物Ａを得、以下実施例１と同様に導電性ゴムローラを作成した。また、導電性ゴム組成物Ａ及び導電性ゴムローラについて、実施例１と同様の評価をした。結果を表１に示す。
【００５３】
実施例６
ゴム成分として、ＥＰＤＭ５０１Ｓ １００部を用いた他は実施例１と同様にして、導電性ゴム組成物Ａを得、以下実施例１と同様に導電性ゴムローラを作成した。また、導電性ゴム組成物Ａ及び導電性ゴムローラについて、実施例１と同様の評価をした。結果を表１に示す。
【００５４】
実施例７
ゴム成分として、ＢＲ１５０Ｌ １００部を用いた他は実施例１と同様にして、導電性ゴム組成物Ａを得、以下実施例１と同様に導電性ゴムローラを作成した。また、導電性ゴム組成物Ａ及び導電性ゴムローラについて、実施例１と同様の評価をした。結果を表１に示す。
【００５５】
実施例８
ゴム成分として、Ｎ２３０ＳＶ １００部を用い、可塑剤を４０部とし、カーボンブラック＃７３６０ＳＢを３０部に減らした他は実施例１と同様にして、導電性ゴム組成物Ａを得た。得られた導電性ゴム組成物Ａを８０℃で３時間置き、導電性ゴム組成物Ａ’を得た。この導電性ゴム組成物Ａ’を用い、以下実施例１と同様に導電性ゴムローラを作成した。得られた導電性ゴム組成物Ａ’及び導電性ゴムローラについて、実施例１と同様の評価をした。結果を表１に示す。
【００５６】
実施例９
実施例１と同様にして得られた導電性ゴム組成物Ａを７０℃で１時間置き、導電性ゴム組成物Ａ’を得た。この導電性ゴム組成物Ａ’を用い、以下実施例１と同様に導電性ゴムローラを作成した。得られた導電性ゴム組成物Ａ’及び導電性ゴムローラについて、実施例１と同様の評価をした。結果を表１に示す。
【００５７】
実施例１０
実施例１と同様にして得られた導電性ゴム組成物Ａを９０℃で６時間置き、導電性ゴム組成物Ａ’を得た。この導電性ゴム組成物Ａ’を用い、以下実施例１と同様に導電性ゴムローラを作成した。得られた導電性ゴム組成物Ａ’及び導電性ゴムローラについて、実施例１と同様の評価をした。結果を表１に示す。
【００５８】
比較例１
ゴム成分として、Ｎ２３０ＳＶ ５０部とＮ２３０ＳＨ ５０部を用いた他は実施例１と同様にして、導電性ゴム組成物Ａ’を得、以下実施例１と同様に導電性ゴムローラを作成した。また、導電性ゴム組成物Ａ’及び導電性ゴムローラについて、実施例１と同様の評価をした。結果を表１に示す。
【００５９】
比較例２
ゴム成分として、Ｎ２３０ＳＶ １００部を用い、可塑剤を５０部とし、カーボンブラックＥＣ６００ＪＤを３部に減らした他は実施例１と同様に導電性ゴムローラを得た。また、得られた導電性ゴム組成物Ａ’及び導電性ゴムローラについて、実施例１と同様の評価をした。結果を表１に示す。
【００６０】
比較例３
ゴム成分として、Ｎ２３０ＳＶ １００部を用い、可塑剤を全く使用せず、カーボンブラックとして＃７３６０ＳＢ５５部とＢＣ６００ＪＤ３部を用いる他は実施例１と同様にして、導電性ゴムローラを得た。また、導電性ゴム組成物Ａ’及び導電性ゴムローラについて、実施例１と同様の評価をした。結果を表１に示す。
【００６１】
比較例４
実施例８において得られた導電性ゴム組成物Ａを用い、実施例１と同様にして、導電性ゴムローラを得た。用いた導電性ゴム組成物Ａ及び得られた導電性ゴムローラについて、実施例１と同様の評価をした。結果を表１に示す。
【００６２】
比較例５
実施例１と同様にして得られた導電性ゴム組成物Ａを６０℃で０．５時間置き、導電性ゴム組成物Ａ’を得た。この導電性ゴム組成物Ａ’を用い、以下実施例１と同様に導電性ゴムローラを作成した。得られた導電性ゴム組成物Ａ’及び導電性ゴムローラについて、実施例１と同様の評価をした。結果を表１に示す。
【００６３】
比較例６
実施例１と同様にして得られた導電性ゴム組成物Ａを１００℃で７時間置き、導電性ゴム組成物Ａ’を得た。この導電性ゴム組成物Ａ’を用い、以下実施例１と同様に導電性ゴムローラを作成した。得られた導電性ゴム組成物Ａ’及び導電性ゴムローラについて、実施例１と同様の評価をした。結果を表１に示す。
【００６４】
【表１】
【００６５】
表１に見られるように、導電性ゴム組成物のムーニー粘度ＭＬ１＋４（１００℃）が６０より大であると、研磨量の異なるゴムローラの電気抵抗の桁差が極端に小さくなるが、押出し圧力が極端に上昇し、押出し加工性が悪化する（比較例１）。また、導電性ゴム組成物のムーニー粘度ＭＬ1＋4（１００℃）が３０未満であると、研磨量の異なるゴムローラの電気抵抗の桁差が極端に大きくなる（比較例２）。
【００６６】
ＴＨＦ不溶分のＴＧ／ＤＴＡ測定でカーボンブラック量が４．５より高くなると、研磨量の異なるゴムローラの電気抵抗の桁差が小さくなるが、ゴムローラの電気抵抗が高くなる（比較例３）。また、ＴＨＦ不溶分のＴＧ／ＤＴＡ測定でカーボンブラック量が２．５より低くなると、研磨量の異なるゴムローラの電気抵抗値の対数差が極端に大きくなる（比較例４）。
【００６７】
また、実施例２、実施例３、比較例３及び比較例４から、ＴＨＦ不溶分のＴＧ／ＤＴＡ測定でカーボンブラック量が多い方が、導電性ゴムローラの電気抵抗が高くなるが、研磨量の異なるゴムローラ間では電気抵抗の桁差が小さくなることが分かる。
【００６８】
実施例４、実施例５、比較例１及び比較例２から、ゴム組成物のムーニー粘度ＭＬ１＋４（１００℃）が高い方が研磨量の異なるゴムローラ間の電気抵抗の桁差が小さくなることが分かる。
【００６９】
実施例８と比較例４から見られるように、同配合であっても、７０乃至９０℃で１乃至６時間置くことによって、ＴＨＦ不溶分のＴＧ／ＤＴＡ測定でカーボンブラック量が多くなり、研磨量の異なるゴムローラの電気抵抗値の対数差が小さくなることが分かる。
【００７０】
実施例１、実施例９、実施例１０、比較例５及び比較例６から見られるように、熟成温度及び熟成時間はそれぞれ７０乃至９０℃、１乃至６時間が好適であることが分かる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム成分にカーボンブラックを充填した導電性ゴム組成物であって、
該導電性ゴム組成物のムーニー粘度（ＪＩＳ Ｋ６３００−１：２００１）が、３０≦ＭＬ１＋４（１００℃）≦６０の範囲内であり、かつ、
該導電性ゴム組成物のＴＨＦ不溶分のＴＧ／ＤＴＡ測定において、該不溶分中のゴム成分に対して、カーボンブラック量が２．５質量倍以上４．５質量倍以下である
ことを特徴とする導電性ゴム組成物。
【請求項２】
ゴム成分が、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、イソプレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム及びエチレンプロピレンゴムから選ばれる少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の導電性ゴム組成物。
【請求項３】
導電性ゴム組成物原料をゴム成分が硬化する温度より低い温度で混練りし、その後７０乃至９０℃の温度範囲で１乃至６時間置くことを特徴とする請求項１又は２に記載の導電性ゴム組成物の製造方法。
【請求項４】
芯金上に導電性ゴム層が形成された導電性ゴムローラであって、該導電性ゴム層が請求項１又は２に記載の導電性ゴム組成物から形成されたものであることを特徴とする導電性ゴムローラ。
【請求項５】
前記導電性ゴム層が、クロスヘッドダイのガイドを連続的に通過した芯金の外周上に導電性ゴム組成物がゴム押出し機により被覆された後、加熱加硫して形成されていることを特徴とする請求項４に記載の導電性ゴムローラ。
【請求項６】
導電性ゴム層が、導電性ゴム組成物を芯金に被覆した後に加熱加硫され、さらに研磨されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の導電性ゴムローラ。
【請求項１】
ゴム成分にカーボンブラックを充填した導電性ゴム組成物であって、
該導電性ゴム組成物のムーニー粘度（ＪＩＳ Ｋ６３００−１：２００１）が、３０≦ＭＬ１＋４（１００℃）≦６０の範囲内であり、かつ、
該導電性ゴム組成物のＴＨＦ不溶分のＴＧ／ＤＴＡ測定において、該不溶分中のゴム成分に対して、カーボンブラック量が２．５質量倍以上４．５質量倍以下である
ことを特徴とする導電性ゴム組成物。
【請求項２】
ゴム成分が、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、イソプレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム及びエチレンプロピレンゴムから選ばれる少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の導電性ゴム組成物。
【請求項３】
導電性ゴム組成物原料をゴム成分が硬化する温度より低い温度で混練りし、その後７０乃至９０℃の温度範囲で１乃至６時間置くことを特徴とする請求項１又は２に記載の導電性ゴム組成物の製造方法。
【請求項４】
芯金上に導電性ゴム層が形成された導電性ゴムローラであって、該導電性ゴム層が請求項１又は２に記載の導電性ゴム組成物から形成されたものであることを特徴とする導電性ゴムローラ。
【請求項５】
前記導電性ゴム層が、クロスヘッドダイのガイドを連続的に通過した芯金の外周上に導電性ゴム組成物がゴム押出し機により被覆された後、加熱加硫して形成されていることを特徴とする請求項４に記載の導電性ゴムローラ。
【請求項６】
導電性ゴム層が、導電性ゴム組成物を芯金に被覆した後に加熱加硫され、さらに研磨されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の導電性ゴムローラ。
【公開番号】特開２００９−２７５０８２（Ｐ２００９−２７５０８２Ａ）
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２６０４７（Ｐ２００８−１２６０４７）
【出願日】平成２０年５月１３日（２００８．５．１３）
【出願人】（３９３００２６３４）キヤノン化成株式会社 (640)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月１３日（２００８．５．１３）
【出願人】（３９３００２６３４）キヤノン化成株式会社 (640)
【Ｆターム（参考）】
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