発泡ゴム部材
【課題】低硬度で且つ耐久性に優れた発泡ゴム部材を提供する。
【解決手段】 ゴム基材を発泡させた発泡弾性体をイソシアネート化合物と有機溶媒とを含有する処理液を用いて含浸処理したものであり、含浸処理前の前記発泡弾性体よりも圧縮永久歪みが小さく、含浸処理前の前記発泡弾性体に対する応力の上昇率が５０％以下である。
【解決手段】 ゴム基材を発泡させた発泡弾性体をイソシアネート化合物と有機溶媒とを含有する処理液を用いて含浸処理したものであり、含浸処理前の前記発泡弾性体よりも圧縮永久歪みが小さく、含浸処理前の前記発泡弾性体に対する応力の上昇率が５０％以下である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発泡ゴム部材に関する。かかる発泡ゴム部材は、複写機、ファクシミリ、各種プリンター等の各種ＯＡ機器等の各種給紙・搬送を行う給紙搬送用ロールや、画像形成装置に用いられる帯電ロール、転写ロール、現像ロール、導電性ロール等に用いて特に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
各種ＯＡ機器の転写・現像ロール、あるいは給紙・搬送用のロールは、接触する部材、例えば、感光体等を傷つけることがないように、低硬度化が求められている。従来、このようなロールには、ＥＰＤＭゴムが用いられてきた（特許文献１、２等参照）。しかしながら、これらの文献にあるように、ソリッドゴムで低硬度化を図る場合には、軟化剤を多量に添加する必要があり、ブリードによる汚染や耐久性の面で問題がある。
【０００３】
一方、スポンジ、すなわち、発泡体を用いてロールを低硬度とすることがある。スポンジロールは、低硬度化が比較的容易であり、また、軽量化することができ、耐紙粉性にも優れる。しかしながら、スポンジロールは、長期間使用すると画像不良を起こしたり（転写・現像ロール）、搬送力が低下したり（給紙・搬送用ロール）という問題が発生することがあった。
【０００４】
また、ウレタンフォーム層表面にイソシアネート化合物を塗布含浸させたトナー供給ローラが提案されている（特許文献３参照）。低硬度であり、ローラ表面に未反応ポリオール成分の染み出しがないものであったが、耐久性の面で満足が得られるものではなかった。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−７７５０８号公報
【特許文献２】特開平７−２４２７７９号公報
【特許文献３】特開２００８−１５００８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑み、低硬度で且つ耐久性に優れた発泡ゴム部材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決する本発明の第１の態様は、ゴム基材を発泡させた発泡弾性体をイソシアネート化合物と有機溶媒とを含有する処理液を用いて含浸処理したものであり、含浸処理前の前記発泡弾性体よりも圧縮永久歪みが小さく、含浸処理前の前記発泡弾性体に対する応力の上昇率が５０％以下であることを特徴とする発泡ゴム部材にある。
【０００８】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の発泡ゴム部材において、前記圧縮永久歪みが前記含浸処理前の発泡弾性体の圧縮永久歪みの９０％以下であることを特徴とする発泡ゴム部材にある。
【０００９】
本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様に記載の発泡ゴム部材において、前記ゴム基材がエピクロルヒドリンゴム、エピクロルヒドリンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、フッ素ゴム、塩素化ポリエチレン、アクリルゴム、及びウレタンゴムから選択される少なくとも１つであり、前記処理液はイソシアネート化合物の濃度が０．１〜３質量％であることを特徴とする発泡ゴム部材にある。
【００１０】
本発明の第４の態様は、第１又は第２の態様に記載の発泡ゴム部材において、前記ゴム基材がエチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンゴム、シリコーンゴムから選択される少なくとも１つであり、前記有機溶媒がトルエン又はベンゼンからなり、前記処理液はイソシアネート化合物の濃度が０．１〜３質量％であることを特徴とする発泡ゴム部材にある。
【００１１】
本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様に記載の発泡ゴム部材において、前記処理液は前記発泡ゴム状弾性体の肉厚の５０％以上まで含浸していることを特徴とする発泡ゴム部材にある。
【００１２】
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様に記載の発泡ゴム部材において、硬度がＡｓｋｅｒ Ｃで０〜３０°であることを特徴とする発泡ゴム部材にある。
【００１３】
本発明の第７の態様は、第１〜６の何れかの態様に記載の発泡ゴム部材において、前記処理液は、フッ素系ポリマー、シリコーン系ポリマー、及びポリエーテル系ポリマーから選択される少なくも１種を含有することを特徴とする発泡ゴム部材にある。
【００１４】
本発明の第８の態様は、第１〜７の何れかの態様に記載の発泡ゴム部材がロール形状、ブレード形状、又はベルト形状であることを特徴とする発泡ゴム部材にある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、低硬度で且つ耐久性に優れた発泡ゴム部材を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、発泡弾性体に所定の含浸処理をすることにより、低硬度で且つ耐久性に優れた発泡ゴム部材を実現するというものである。言い換えれば、本発明の発泡ゴム部材は、発泡弾性体の低硬度性を維持しつつ、形状安定性を向上させることにより耐久性を向上させたものである。
【００１７】
かかる発泡ゴム部材は、含浸処理前の発泡弾性体よりも圧縮永久歪みが小さく、含浸処理前の発泡弾性体に対する応力の上昇率が５０％以下となるように所定の含浸処理がなされたものである。ここでいう所定の含浸処理とは、イソシアネート化合物と有機溶媒とを含有する処理液による処理であり、イソシアネート化合物が低濃度の処理液による処理が好ましい。イソシアネート化合物が低濃度の処理液を発泡弾性体に含浸させて硬化することにより、発泡弾性体の硬度をほとんど上昇させることなく、圧縮永久歪みを低下させることができる。これにより、従来困難とされていた低硬度と形状安定性とを両立させることができる。
【００１８】
また、発泡ゴム部材は、処理液が発泡弾性体の径方向内部まで含浸したものであるのが好ましい。処理液が発泡弾性体の径方向内部まで含浸することにより、圧縮永久歪みがより低下しやすく、より形状安定性を向上させることができる。ここでいう「発泡弾性体の径方向内部まで含浸」とは、具体的には、発泡ゴム部材を使用する際に変形してニップを形成する領域以上まで処理液が含浸しているのが好ましい。例えば、発泡弾性体の肉厚の５０％以上まで処理液が含浸していることがさらに好ましく、発泡弾性体の肉厚の８０％以上まで処理液が含浸していることが特に好ましい。処理液を発泡弾性体の径方向の内部まで含浸させることにより、所定の押圧加重で変形した際に発泡弾性体内部の未反応成分や導電性付与材などが表面まで溶出する虞がないものとなる。また、処理液を含浸させる前の発泡弾性体に比べて、耐久性、耐摩耗性に優れたものとなる。
【００１９】
ここで、発泡弾性体はゴム基材を発泡させたものである。ゴム基材は、特に限定されず、エピクロルヒドリンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、フッ素ゴム、塩素化ポリエチレン、アクリルゴム、シリコーンゴムなどが挙げられる。これらのゴム基材は併用してもよく、用途・目的に応じて、種類、組み合わせを適宜選択する。上述したようにゴム基材は特に限定されないが、処理液に用いる有機溶媒の浸透性が高いゴム基材から成形されたものを用いると、発泡弾性体の径方向内部まで処理液が浸透しやすいため、圧縮永久ひずみ歪みをより低下させた発泡ゴム部材とすることができる。
【００２０】
また、発泡弾性体は、導電性付与剤により導電性が付与されていてもよい。導電性付与剤としては、カーボンブラック、金属粉などの電子導電性付与材や、イオン導電付与材、又はこれらの両者を混合して用いることができる。カーボンブラックは種々の性質を持ったものがあるが、カーボン微粉末を用いるのが好ましい。なお、カーボンブラックを添加して発泡弾性体を成形する場合は、カーボンブラックを十分に分散させることが好ましい。カーボンブラックの分散性が不良であると、成形される発泡弾性体の圧縮永久歪みが大きくなりやすいためである。また、カーボンブラックを多量に添加する場合には、圧縮永久歪みに影響を与え難い、例えば、吸油量が小さいもの、粒径が大きいもの、ストラクチャーを形成し難いものなどを用いるのが好ましい。イオン導電性付与材としては、有機塩類、無機塩類、金属錯体、イオン性液体等が挙げられる。有機塩類、無機塩類としては、過塩素酸リチウム、４級アンモニウム塩、三フッ化酢酸ナトリウムなどが挙げられる。また、金属錯体としては、ハロゲン化第二鉄−エチレングリコールなどを挙げることができ、具体的には、特許第３６５５３６４号公報に記載されたものを挙げることができる。一方、イオン性液体は、室温で液体である溶融塩であり、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。具体的には、特開２００３−２０２７２２号公報に記載されたものを挙げることができる。
【００２１】
本発明にかかる発泡弾性体は、上述したようなゴム基材にカーボンブラックを添加して成形する場合は、カーボンブラックの分散状態を保持したまま加熱硬化させて成形する。これにより、固有抵抗として０．１〜１０Ω・ｃｍ程度を示すカーボンブラックをゴム基材に分散させて１０4〜１０8Ω・ｃｍの中抵抗領域を安定になるように形成することができる。
【００２２】
また、発泡弾性体は、連続気泡でも独立気泡でもよいが、連続気泡が好ましい。発泡弾性体が連続気泡であることで、処理液が発泡弾性体に含浸しやすく、より形状安定性に優れた発泡ゴム部材を成形することができる。
【００２３】
発泡弾性体は、上述したゴム基材、及び必要に応じて添加される導電性付与材を混合・発泡して成形するものであり、さらに発泡剤、発泡助剤、加硫剤、加硫促進剤、充填剤等を混合して成形してもよい。
【００２４】
処理液は、イソシアネート化合物及び有機溶媒を少なくとも含有するもの、言い換えれば、有機溶剤に少なくともイソシアネート化合物を溶解させたものである。
【００２５】
処理液に含まれるイソシアネート化合物としては、２，６−トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、パラフェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）及び３，３−ジメチルジフェニル−４，４’−ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）等のイソシアネート化合物、および前記の多量体および変性体などを挙げることができる。さらに、ポリオールとイソシアネートからなるプレポリマーを挙げることができる。
【００２６】
また、処理液には、フッ素系ポリマー及びシリコーン系ポリマーから選択される少なくも１種を含有させてもよい。これらのポリマーを処理液に配合することで、例えば、発泡ゴム部材を給紙ロール等に適用した場合に、トナー・紙粉等の付着を抑えることができる。これにより、発泡ゴム部材の表面のセルの目詰まりが抑えられ、発泡ゴム部材の特性を長期間に亘って維持することができる。
【００２７】
フッ素系ポリマー及びシリコーン系ポリマーは、所定の有機溶媒に可溶でイソシアネート化合物と反応して化学的に結合可能なものであるのが好ましい。フッ素系ポリマーとしてはアクリルフッ素系ポリマーが挙げられ、シリコーン系ポリマーとしてはアクリルシリコーン系ポリマーが挙げられる。アクリルフッ素系ポリマーは、例えば、水酸基、アルキル基、又はカルボキシル基を有する溶剤可溶性のフッ素系ポリマーであり、例えば、アクリル酸エステルとアクリル酸フッ化アルキルのブロックコポリマーやその誘導体等を挙げることができる。また、アクリルシリコーン系ポリマーは、溶剤可溶性のシリコーン系ポリマーであり、例えば、アクリル酸エステルとアクリル酸シロキサンエステルのブロックコポリマーやその誘導体等を挙げることができる。
【００２８】
また、処理液には、ポリエーテル系ポリマーを含有させてもよい。ここで、ポリエーテル系ポリマーは、有機溶媒に可溶であるのが好ましく、また、活性水素を有して、イソシアネート化合物と反応して化学的に結合可能なものが好ましい。
【００２９】
活性水素を有する好適なポリエーテル系ポリマーとしては、例えば、エピクロルヒドリンゴムが挙げられる。ここでいうエピクロルヒドリンゴムは未加硫状態のものを指す。エピクロルヒドリンゴムは、発泡弾性体に導電性と共に弾性を付与することができるため好ましい。なお、エピクロルヒドリンゴムは、末端に活性水素（水酸基）を有しているが、ユニットに水酸基、アリル基などの活性水素を有しているものも好ましい。なお、エピクロルヒドリンゴムとしては、エピクロルヒドリン単独重合体、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体、エピクロルヒドリン−アリルグリシジルエーテル共重合体、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル三元共重合体やその誘導体などを挙げることができる。
【００３０】
活性水素を有する他の好適なポリエーテル系ポリマーとしては、水酸基又はアリル基を有するポリマーが挙げられ、例えば、ポリオール、グリコール等が挙げられる。このようなポリエーテル系ポリマーは活性水素を有する基を両末端に備えたものよりも片末端にのみ備えたものが好ましい。また、数平均分子量が３００〜１０００であることが好ましい。発泡弾性体に弾性を付与することができるためである。このようなポリエーテル系ポリマーとしては、例えば、ポリアルキレングリコールモノメチルエーテル、ポリアルキレングリコールジメチルエーテル、アリル化ポリエーテル、ポリアルキレングリコールジオール、ポリアルキレングリコールトリオール等を挙げることができる。処理液にポリエーテル系ポリマーを添加することで、発泡ゴム部材の柔軟性や強度が向上し、その結果、発泡ゴム部材の表面が磨耗したり、当接する部材を傷つけたりする虞がなくなる。
【００３１】
ゴム基材としてシリコーンゴムを用いる場合は、処理液がシリコーンゴムと相溶性のある反応性化合物を含んでいるのが好ましい。シリコーンゴムと相溶性のある反応性化合物とは、シリコーンゴムと相性がよく、シリコーンゴムや、イソシアネート化合物と反応し得る化合物をいう。シリコーンゴムとの相溶性が低いイソシアネート化合物のみ含有する処理液を用いた場合と比べて、このシリコーンゴムと相溶性のある反応性化合物を含む処理液は、弾性層に含浸しやすい。反応性化合物としては、ケイ素含有化合物、炭化水素化合物等が挙げられるが、特に、ケイ素含有化合物が好ましい。ケイ素含有化合物としては、シロキサン結合を有する化合物、アルコキシシリル基を有するシランカップリング剤、クロロシリル基あるいはシラザンを有する機能性シラン、シリル化剤等が挙げられ、シロキサン結合を有する化合物、アルコキシシリル基を有するシランカップリング剤が好ましい。シロキサン結合を有する化合物としては、末端変性ジメチルシロキサン、縮合型および付加型の液状シリコーン、ケイ酸塩、上述したアクリルシリコーン系ポリマー等が挙げられる。なお、勿論、シロキサン結合を有する化合物が、末端にアルコキシシリル基を有していてもよい。また、シリコーンゴムと相溶性のある反応性化合物は、イソシアネート化合物と反応するものであることが好ましく、例えば、水酸基、アミノ基、イソシアネート基等を有しているのが好ましい。イソシアネート化合物と化学的に結合することで、より強度に優れた発泡ゴム部材を形成することができるためである。また、ブリードの発生する虞がないものとなるためである。ただし、アルコキシシリル基を有するシランカップリング剤の場合は、活性水素を有するとイソシアネート化合物と容易に反応して安定性に乏しくなるため、イソシアネート基を有するのが好ましい。
【００３２】
処理液には、さらに、導電性付与材として、上述したカーボンブラック、金属粉などの電子導電性付与材や、イオン導電性付与材、又はこれらの両者を混合して添加してもよい。
【００３３】
また、処理液中のフッ素系ポリマー及びシリコーン系ポリマーは、イソシアネート化合物１００質量部に対し、フッ素系ポリマー及びシリコーン系ポリマーの総量を２〜３０質量部配合するのが好ましい。２質量部より少ないとカーボンブラック等を発泡ゴム部材に保持する効果が小さくなる。一方、ポリマー量が３０質量部より多いと、発泡ゴム部材の電気抵抗値が上昇し放電特性が低下するという問題や、相対的にイソシアネート化合物が少なくなって有効な含浸処理ができないという問題がある。
【００３４】
有機溶媒は、イソシアネート化合物、および必要に応じて含有されるこれらフッ素系ポリマー及びシリコーン系ポリマー、ポリエーテル系ポリマーを溶解するものであり、且つイソシアネート化合物と反応しないものであればよく、例えば、酢酸エチル、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メチルエチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、トルエン等が挙げられる。有機溶媒は、発泡弾性体に含浸しやすいものが好ましく、発泡弾性体のゴム基材の種類にあわせて適宜選択するのが好ましい。
【００３５】
上述したように処理液はイソシアネート化合物が低濃度となるようにするのが好ましい。処理液のイソシアネート化合物の濃度は、ゴム基材と有機溶媒の組み合わせ等によって異なるが、例えば、ゴム基材としてエピクロルヒドリンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、フッ素ゴム、塩素化ポリエチレン、アクリルゴム、及びウレタンゴムから選択される少なくとも１つを用いた場合は、０．１〜３質量％が好ましく、より好ましくは０．２〜２．０質量％である。また、ゴム基材としてエチレンプロピレンゴム、シリコーンゴムから選択される少なくとも１つを用い、且つ有機溶媒としてトルエン、ベンゼン等を用いた場合は、処理液のイソシアネート化合物の濃度は０．１〜３質量％が好ましく、より好ましくは０．２〜２．０質量％である。このようにイソシアネート化合物の濃度が非常に低濃度の処理液を用いて含浸処理することで、低硬度を維持しつつ、圧縮永久歪みを低下させた発泡ゴム部材とすることができる。従来の処理液のようにイソシアネート化合物の濃度が高くなると、発泡弾性体の内部に後述する架橋構造が形成されすぎてしまい、処理液を含浸させる前の発泡弾性体に比べて、硬度が大きく上昇したり、応力が上昇しゴム弾性が低下してしまう。
【００３６】
本発明の発泡ゴム部材の製造方法について説明する。まず、ゴム基材を発泡して発泡弾性体を成形する。そして、この発泡弾性体を、イソシアネート化合物と有機溶媒とを少なくとも含有する処理液を用いて含浸処理することにより発泡ゴム部材を形成する。このとき、イソシアネート化合物が低濃度の処理液を用いる。
【００３７】
ここで、含浸処理とは、発泡弾性体に処理液を含浸させた後、有機溶媒を除去し、イソシアネート化合物等の含有成分を硬化させる処理のことをいう。発泡弾性体に含浸したイソシアネート化合物が、他のイソシアネート化合物、他の含有成分（フッ素系ポリマー等）、発泡弾性体を構成するゴム基材などと反応し、これらの架橋構造が発泡弾性体の内部に形成される。これにより、処理液を含浸させる前の発泡弾性体に比べて、形状安定性に優れた発泡ゴム部材が形成される。
【００３８】
なお、発泡弾性体に処理液を含浸させる際には、例えば、処理液に長時間浸漬させたり、処理液に発泡弾性体を押しつぶしながら浸漬させたりすることで、発泡弾性体の全体に処理液を含浸させるようにするのが好ましい。処理液が発泡弾性体の全体に含浸することで、発泡ゴム部材は圧縮永久歪みがより低下したものとなるためである。
【００３９】
また、硬化は、特に限定されず、イソシアネート化合物等を弾性層内部で硬化させることができるものであればよく、イソシアネート化合物等の凝固点以下の温度に冷却した後、雰囲気の水分により硬化させる方法や、減圧下で溶媒を揮発させた後、熱や水分により硬化させる方法があり、一般的には、常温乾燥後、必要に応じて加熱処理する。なお、このときの加熱温度は、例えば、４０〜１５０℃である。
【００４０】
上述した方法により得られる発泡ゴム部材は、含浸処理前の発泡弾性体よりも圧縮永久歪みが小さく、含浸処理前の発泡弾性体に対する応力の上昇率が５０％以下である。発泡ゴム部材の圧縮永久歪みは、より好ましくは含浸処理前の発泡弾性体の圧縮永久歪みの９０％以下、特に好ましくは含浸処理前の発泡弾性体の圧縮永久歪みの８５％以下である。圧縮永久歪みが小さい発泡ゴム部材は、形状安定性に優れ、長期間に亘って安定した性能を維持することができるものとなる。また、発泡ゴム部材は、より好ましくは含浸処理前の発泡弾性体に対する応力の上昇率が３０％以下である。
【００４１】
発泡ゴム部材は、硬度がＡｓｋｅｒ Ｃで０〜３０°の範囲であることが好ましい。
【００４２】
上述した発泡ゴム部材は、複写機、ファクシミリ、各種プリンター等の各種ＯＡ機器等の各種給紙・搬送を行う給紙搬送用ロールや、画像形成装置に用いられる帯電ロール、転写ロール、現像ロール、導電性ロール、クリーニングブレード、弾性ベルト等に用いて特に好適なものである。
【００４３】
以下、実施例に基づいて本発明について説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４４】
（ゴムロール１）
エピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）に加硫剤、発泡剤、発泡助剤等を添加して、加硫・発泡を行うことでロールを得た。得られたロールを研磨し、突っ切りし、内径φ１２ｍｍ×外径φ２７ｍｍ×幅１２．５ｍｍで発泡倍率３．０倍のゴムロール１を得た。ゴムロール１の硬度は、Ａｓｋｅｒ Ｃで１９°であった。
【００４５】
（実施例１）
メチルエチルケトン９９．８質量部に、数平均分子量が５００より小さい末端イソシアネート化合物（ＭＲ−４００：日本ポリウレタン社製、以下イソシアネート化合物(1)とする）０．２質量部を添加混合させて処理液を作製した。この処理液を２５℃に保ち、ゴムロール１に十分に処理液が含浸されるように３０秒間浸漬後、１時間自然乾燥させ、１２０℃に保持されたオーブンで１時間加熱することにより実施例１の発泡ゴムロールを得た。
【００４６】
（実施例２）
メチルエチルケトン（ＭＥＫ）を９９．５質量部とし、イソシアネート化合物(1)を０．５質量部とした以外は実施例１と同様にして、実施例２の発泡ゴムロールを得た。
【００４７】
（実施例３）
メチルエチルケトンを９９．０質量部とし、イソシアネート化合物(1)を１．０質量部とした以外は実施例１と同様にして、実施例３の発泡ゴムロールを得た。
【００４８】
（実施例４）
メチルエチルケトンを９８．５質量部とし、イソシアネート化合物(1)を１．５質量部とした以外は実施例１と同様にして、実施例４の発泡ゴムロールを得た。
【００４９】
（実施例５）
メチルエチルケトンを９８．０質量部とし、イソシアネート化合物(1)を２．０質量部とした以外は実施例１と同様にして、実施例５の発泡ゴムロールを得た。
【００５０】
（比較例１）
イソシアネート化合物(1)を配合しなかった以外は実施例１と同様にして、比較例１の発泡ゴムロールを得た。
【００５１】
（比較例２）
メチルエチルケトンを９５．０質量部とし、イソシアネート化合物(1)を５．０質量部とした以外は実施例１と同様にして、比較例２の発泡ゴムロールを得た。
【００５２】
（比較例３）
メチルエチルケトンを９０．０質量部とし、イソシアネート化合物(1)を１０．０質量部とした以外は実施例１と同様にして、比較例２の発泡ゴムロールを得た。
【００５３】
（実施例６）
イソシアネート化合物(1)の代わりに、数平均分子量２０００程度のエーテル系末端イソシアネートプレポリマー（アジプレンＬ１００：ユニロイヤル社製、以下イソシアネート化合物(2)とする）を用いた以外は実施例１と同様にして、実施例６の発泡ゴムロールを得た。
【００５４】
（実施例７）
メチルエチルケトンを９９．５質量部とし、イソシアネート化合物(2)を０．５質量部とした以外は実施例６と同様にして、実施例７の発泡ゴムロールを得た。
【００５５】
（実施例８）
メチルエチルケトンを９９．０質量部とし、イソシアネート化合物(2)を１．０質量部とした以外は実施例６と同様にして、実施例８の発泡ゴムロールを得た。
【００５６】
（実施例９）
メチルエチルケトンを９８．５質量部とし、イソシアネート化合物(2)を１．５質量部とした以外は実施例６と同様にして、実施例９の発泡ゴムロールを得た。
【００５７】
（実施例１０）
メチルエチルケトンを９８．０質量部とし、イソシアネート化合物(2)を２．０質量部とした以外は実施例６と同様にして、実施例１０の発泡ゴムロールを得た。
【００５８】
（比較例４）
メチルエチルケトンを９５．０質量部とし、イソシアネート化合物(2)を５．０質量部とした以外は実施例１と同様にして、比較例４の発泡ゴムロールを得た。
【００５９】
（比較例５）
メチルエチルケトンを９０．０質量部とし、イソシアネート化合物(2)を１０．０質量部とした以外は実施例１と同様にして、比較例５の発泡ゴムロールを得た。
【００６０】
（実施例１１）
メチルエチルケトンの代わりにトルエンを用いた以外は実施例３と同様にして、実施例１１の発泡ゴムロールを得た。
【００６１】
（実施例１２）
メチルエチルケトンの代わりにトルエンを用いた以外は実施例５と同様にして、実施例１２の発泡ゴムロールを得た。
【００６２】
（比較例６）
メチルエチルケトンの代わりにトルエンを用いた以外は比較例１と同様にして、比較例６の発泡ゴムロールを得た。
【００６３】
（比較例７）
メチルエチルケトンの代わりにトルエンを用いた以外は比較例２と同様にして、比較例７の発泡ゴムロールを得た。
【００６４】
（比較例８）
メチルエチルケトンの代わりにトルエンを用いた以外は比較例３と同様にして、比較例８の発泡ゴムロールを得た。
【００６５】
（ゴムロール２）
エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）に加硫剤、発泡剤、発泡助剤等を添加して、加硫・発泡を行うことでロールを得た。得られたロールを研磨し、突っ切りし、内径φ１２ｍｍ×外径φ２７ｍｍ×幅１２．５ｍｍで発泡倍率３．０倍のゴムロール２を得た。ゴムロール２の硬度は、Ａｓｋｅｒ Ｃで２６°であった。
【００６６】
（実施例１３）
ゴムロール２を用いた以外は実施例１１と同様にして、実施例１３の発泡ゴムロールを得た。
【００６７】
（実施例１４）
ゴムロール２を用いた以外は実施例１２と同様にして、実施例１４の発泡ゴムロールを得た。
【００６８】
（比較例１１）
ゴムロール２を用いた以外は比較例６と同様にして、比較例１１の発泡ゴムロールを得た。
【００６９】
（比較例１２）
ゴムロール２を用いた以外は比較例７と同様にして、比較例１２の発泡ゴムロールを得た。
【００７０】
（比較例１３）
ゴムロール２を用いた以外は比較例８と同様にして、比較例１３の発泡ゴムロールを得た。
【００７１】
（試験例）機械的特性の評価
ゴムロール１〜２、各実施例、及び各比較例の発泡ゴムロールの圧縮永久歪み（Ｃｓ）を測定した。なお、圧縮永久歪みは、ＪＩＳ Ｋ６２６２に準拠し、７０℃で２２時間、２５％圧縮して測定したものである。結果を表１〜２及び図１、３、５、７に示す。
【００７２】
また、ゴムロール１〜２、各実施例、各比較例の発泡ゴムロールの応力を測定した。結果を表１〜２及び図２、４、６、８に示す。
【００７３】
【表１】
【００７４】
【表２】
（結果のまとめ）
図１及び２に示すように、エピクロルヒドリンゴムからなるゴムロール１に、イソシアネート化合物(1)の濃度が０．２〜２質量％の処理液を用いて含浸処理した実施例１〜５の発泡ゴムロールは、ゴムロール１及びイソシアネート化合物を配合しない処理液を用いて含浸処理した比較例１よりも圧縮永久歪みが低く、応力の上昇率も３７．９％以下であった。特に、イソシアネート化合物濃度が１．０質量％の実施例３の発泡ゴムロールは、圧縮永久歪みがゴムロール１の６４％まで低下した。また、実施例１〜５のうちもっとも硬度の高い実施例５の発泡ゴムロールであっても、硬度がＡｓｋｅｒ Ｃで２６°と低硬度であった。
【００７５】
これに対し、イソシアネート化合物の濃度が５質量％と比較的高い処理液を用いた比較例２の発泡ゴムロールは、圧縮永久歪みが低下したが、応力が著しく上昇し、ゴム弾性を示すものではなくなっていた。また、比較例３の発泡ゴムロールは、圧縮永久歪みの低下が見られず、応力の上昇も著しかった。
【００７６】
これより、イソシアネート化合物の濃度が高い処理液を用いると、応力が上昇しすぎたり、圧縮永久歪みの低下が確認できなかったりするが、イソシアネート化合物が所定の濃度の処理液（低濃度の処理液）を用いて含浸処理することにより、含浸処理前の発泡弾性体よりも圧縮永久歪みが小さく、含浸処理前の発泡弾性体に対する応力の上昇率が５０％以下の発泡ゴム部材とすることができることがわかった。この発泡ゴム部材は、低硬度と形状安定性を両立させたものであり、長期間に亘って安定して使用することができるものである。
【００７７】
また、図３及び４に示すように、イソシアネート化合物(2)の濃度が０．２〜２質量％の処理液を用いて含浸処理した実施例６〜１０の発泡ゴムロールも同様に、ゴムロール１及び比較例１よりも圧縮永久歪みが低く、応力の上昇率も低かった。なお、実施例６〜１０のうちもっとも硬度の高い実施例１０の発泡ゴムロールであっても、硬度がＡｓｋｅｒ Ｃで２１°と低硬度であった。これに対し、イソシアネート化合物の濃度が高い比較例４及び５は、圧縮永久歪みが大きく上昇し、ゴム弾性を示すものではなくなっていた。これより、イソシアネート化合物の種類に関わらず、イソシアネート化合物が所定の濃度（低濃度）の処理液を用いて含浸処理することにより、圧縮永久歪みが小さく、低硬度の発泡ゴム部材が得られることがわかった。
【００７８】
一方、図５及び６に示すように、有機溶媒としてトルエンを用いた処理液の場合も同様に、イソシアネート化合物が所定の濃度（低濃度）の処理液を用いて含浸処理をするすることにより、圧縮永久歪みが低く、低硬度の発泡ゴムロールを得られることがわかった。
【００７９】
図７〜９に示すように、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）からなるゴムロール２に、メチルエチルケトンを含有する処理液を用いて含浸処理した場合は、イソシアネート化合物(1)の濃度が０．５〜１．５質量％の処理液又はイソシアネート化合物(2)の濃度が０．５〜２質量％の処理液を用いた実施例の発泡ゴム部材は、圧縮永久歪みは低下したが、顕著な低下は確認できなかった。エチレンプロピレンゴムに対するメチルエチルケトンの浸透性が低いためであると考えられる。
【００８０】
これに対し、図１１及び図１２に示すように、有機溶媒としてトルエンを用いた処理液により含浸処理した場合は、処理液の濃度が１質量％及び２質量％のときに、著しい圧縮永久歪みの低下が見られた。エチレンプロピレンゴムに対するトルエンの浸透性が高く、発泡弾性体の内部まで処理液が含浸したためと考えられる。
【００８１】
これより、圧縮永久歪みを大きく低下させるためには、イソシアネート化合物の濃度を低くするだけではなく、ゴム基材と有機溶媒との組み合わせを適宜選択する必要があることがわかった。有機溶媒の浸透性の高いゴム基材を用いたり、ゴム基材に対する浸透性の高い有機溶媒を用いたりすることにより、より容易に圧縮永久歪みが低く、形状安定性に優れた発泡ゴム部材が得られることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の試験例１の結果を示す図である。
【図２】本発明の試験例１の結果を示す図である。
【図３】本発明の試験例１の結果を示す図である。
【図４】本発明の試験例１の結果を示す図である。
【図５】本発明の試験例１の結果を示す図である。
【図６】本発明の試験例１の結果を示す図である。
【図７】本発明の試験例１の結果を示す図である。
【図８】本発明の試験例１の結果を示す図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発泡ゴム部材に関する。かかる発泡ゴム部材は、複写機、ファクシミリ、各種プリンター等の各種ＯＡ機器等の各種給紙・搬送を行う給紙搬送用ロールや、画像形成装置に用いられる帯電ロール、転写ロール、現像ロール、導電性ロール等に用いて特に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
各種ＯＡ機器の転写・現像ロール、あるいは給紙・搬送用のロールは、接触する部材、例えば、感光体等を傷つけることがないように、低硬度化が求められている。従来、このようなロールには、ＥＰＤＭゴムが用いられてきた（特許文献１、２等参照）。しかしながら、これらの文献にあるように、ソリッドゴムで低硬度化を図る場合には、軟化剤を多量に添加する必要があり、ブリードによる汚染や耐久性の面で問題がある。
【０００３】
一方、スポンジ、すなわち、発泡体を用いてロールを低硬度とすることがある。スポンジロールは、低硬度化が比較的容易であり、また、軽量化することができ、耐紙粉性にも優れる。しかしながら、スポンジロールは、長期間使用すると画像不良を起こしたり（転写・現像ロール）、搬送力が低下したり（給紙・搬送用ロール）という問題が発生することがあった。
【０００４】
また、ウレタンフォーム層表面にイソシアネート化合物を塗布含浸させたトナー供給ローラが提案されている（特許文献３参照）。低硬度であり、ローラ表面に未反応ポリオール成分の染み出しがないものであったが、耐久性の面で満足が得られるものではなかった。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−７７５０８号公報
【特許文献２】特開平７−２４２７７９号公報
【特許文献３】特開２００８−１５００８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑み、低硬度で且つ耐久性に優れた発泡ゴム部材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決する本発明の第１の態様は、ゴム基材を発泡させた発泡弾性体をイソシアネート化合物と有機溶媒とを含有する処理液を用いて含浸処理したものであり、含浸処理前の前記発泡弾性体よりも圧縮永久歪みが小さく、含浸処理前の前記発泡弾性体に対する応力の上昇率が５０％以下であることを特徴とする発泡ゴム部材にある。
【０００８】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の発泡ゴム部材において、前記圧縮永久歪みが前記含浸処理前の発泡弾性体の圧縮永久歪みの９０％以下であることを特徴とする発泡ゴム部材にある。
【０００９】
本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様に記載の発泡ゴム部材において、前記ゴム基材がエピクロルヒドリンゴム、エピクロルヒドリンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、フッ素ゴム、塩素化ポリエチレン、アクリルゴム、及びウレタンゴムから選択される少なくとも１つであり、前記処理液はイソシアネート化合物の濃度が０．１〜３質量％であることを特徴とする発泡ゴム部材にある。
【００１０】
本発明の第４の態様は、第１又は第２の態様に記載の発泡ゴム部材において、前記ゴム基材がエチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンゴム、シリコーンゴムから選択される少なくとも１つであり、前記有機溶媒がトルエン又はベンゼンからなり、前記処理液はイソシアネート化合物の濃度が０．１〜３質量％であることを特徴とする発泡ゴム部材にある。
【００１１】
本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様に記載の発泡ゴム部材において、前記処理液は前記発泡ゴム状弾性体の肉厚の５０％以上まで含浸していることを特徴とする発泡ゴム部材にある。
【００１２】
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様に記載の発泡ゴム部材において、硬度がＡｓｋｅｒ Ｃで０〜３０°であることを特徴とする発泡ゴム部材にある。
【００１３】
本発明の第７の態様は、第１〜６の何れかの態様に記載の発泡ゴム部材において、前記処理液は、フッ素系ポリマー、シリコーン系ポリマー、及びポリエーテル系ポリマーから選択される少なくも１種を含有することを特徴とする発泡ゴム部材にある。
【００１４】
本発明の第８の態様は、第１〜７の何れかの態様に記載の発泡ゴム部材がロール形状、ブレード形状、又はベルト形状であることを特徴とする発泡ゴム部材にある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、低硬度で且つ耐久性に優れた発泡ゴム部材を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、発泡弾性体に所定の含浸処理をすることにより、低硬度で且つ耐久性に優れた発泡ゴム部材を実現するというものである。言い換えれば、本発明の発泡ゴム部材は、発泡弾性体の低硬度性を維持しつつ、形状安定性を向上させることにより耐久性を向上させたものである。
【００１７】
かかる発泡ゴム部材は、含浸処理前の発泡弾性体よりも圧縮永久歪みが小さく、含浸処理前の発泡弾性体に対する応力の上昇率が５０％以下となるように所定の含浸処理がなされたものである。ここでいう所定の含浸処理とは、イソシアネート化合物と有機溶媒とを含有する処理液による処理であり、イソシアネート化合物が低濃度の処理液による処理が好ましい。イソシアネート化合物が低濃度の処理液を発泡弾性体に含浸させて硬化することにより、発泡弾性体の硬度をほとんど上昇させることなく、圧縮永久歪みを低下させることができる。これにより、従来困難とされていた低硬度と形状安定性とを両立させることができる。
【００１８】
また、発泡ゴム部材は、処理液が発泡弾性体の径方向内部まで含浸したものであるのが好ましい。処理液が発泡弾性体の径方向内部まで含浸することにより、圧縮永久歪みがより低下しやすく、より形状安定性を向上させることができる。ここでいう「発泡弾性体の径方向内部まで含浸」とは、具体的には、発泡ゴム部材を使用する際に変形してニップを形成する領域以上まで処理液が含浸しているのが好ましい。例えば、発泡弾性体の肉厚の５０％以上まで処理液が含浸していることがさらに好ましく、発泡弾性体の肉厚の８０％以上まで処理液が含浸していることが特に好ましい。処理液を発泡弾性体の径方向の内部まで含浸させることにより、所定の押圧加重で変形した際に発泡弾性体内部の未反応成分や導電性付与材などが表面まで溶出する虞がないものとなる。また、処理液を含浸させる前の発泡弾性体に比べて、耐久性、耐摩耗性に優れたものとなる。
【００１９】
ここで、発泡弾性体はゴム基材を発泡させたものである。ゴム基材は、特に限定されず、エピクロルヒドリンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、フッ素ゴム、塩素化ポリエチレン、アクリルゴム、シリコーンゴムなどが挙げられる。これらのゴム基材は併用してもよく、用途・目的に応じて、種類、組み合わせを適宜選択する。上述したようにゴム基材は特に限定されないが、処理液に用いる有機溶媒の浸透性が高いゴム基材から成形されたものを用いると、発泡弾性体の径方向内部まで処理液が浸透しやすいため、圧縮永久ひずみ歪みをより低下させた発泡ゴム部材とすることができる。
【００２０】
また、発泡弾性体は、導電性付与剤により導電性が付与されていてもよい。導電性付与剤としては、カーボンブラック、金属粉などの電子導電性付与材や、イオン導電付与材、又はこれらの両者を混合して用いることができる。カーボンブラックは種々の性質を持ったものがあるが、カーボン微粉末を用いるのが好ましい。なお、カーボンブラックを添加して発泡弾性体を成形する場合は、カーボンブラックを十分に分散させることが好ましい。カーボンブラックの分散性が不良であると、成形される発泡弾性体の圧縮永久歪みが大きくなりやすいためである。また、カーボンブラックを多量に添加する場合には、圧縮永久歪みに影響を与え難い、例えば、吸油量が小さいもの、粒径が大きいもの、ストラクチャーを形成し難いものなどを用いるのが好ましい。イオン導電性付与材としては、有機塩類、無機塩類、金属錯体、イオン性液体等が挙げられる。有機塩類、無機塩類としては、過塩素酸リチウム、４級アンモニウム塩、三フッ化酢酸ナトリウムなどが挙げられる。また、金属錯体としては、ハロゲン化第二鉄−エチレングリコールなどを挙げることができ、具体的には、特許第３６５５３６４号公報に記載されたものを挙げることができる。一方、イオン性液体は、室温で液体である溶融塩であり、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。具体的には、特開２００３−２０２７２２号公報に記載されたものを挙げることができる。
【００２１】
本発明にかかる発泡弾性体は、上述したようなゴム基材にカーボンブラックを添加して成形する場合は、カーボンブラックの分散状態を保持したまま加熱硬化させて成形する。これにより、固有抵抗として０．１〜１０Ω・ｃｍ程度を示すカーボンブラックをゴム基材に分散させて１０4〜１０8Ω・ｃｍの中抵抗領域を安定になるように形成することができる。
【００２２】
また、発泡弾性体は、連続気泡でも独立気泡でもよいが、連続気泡が好ましい。発泡弾性体が連続気泡であることで、処理液が発泡弾性体に含浸しやすく、より形状安定性に優れた発泡ゴム部材を成形することができる。
【００２３】
発泡弾性体は、上述したゴム基材、及び必要に応じて添加される導電性付与材を混合・発泡して成形するものであり、さらに発泡剤、発泡助剤、加硫剤、加硫促進剤、充填剤等を混合して成形してもよい。
【００２４】
処理液は、イソシアネート化合物及び有機溶媒を少なくとも含有するもの、言い換えれば、有機溶剤に少なくともイソシアネート化合物を溶解させたものである。
【００２５】
処理液に含まれるイソシアネート化合物としては、２，６−トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、パラフェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）及び３，３−ジメチルジフェニル−４，４’−ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）等のイソシアネート化合物、および前記の多量体および変性体などを挙げることができる。さらに、ポリオールとイソシアネートからなるプレポリマーを挙げることができる。
【００２６】
また、処理液には、フッ素系ポリマー及びシリコーン系ポリマーから選択される少なくも１種を含有させてもよい。これらのポリマーを処理液に配合することで、例えば、発泡ゴム部材を給紙ロール等に適用した場合に、トナー・紙粉等の付着を抑えることができる。これにより、発泡ゴム部材の表面のセルの目詰まりが抑えられ、発泡ゴム部材の特性を長期間に亘って維持することができる。
【００２７】
フッ素系ポリマー及びシリコーン系ポリマーは、所定の有機溶媒に可溶でイソシアネート化合物と反応して化学的に結合可能なものであるのが好ましい。フッ素系ポリマーとしてはアクリルフッ素系ポリマーが挙げられ、シリコーン系ポリマーとしてはアクリルシリコーン系ポリマーが挙げられる。アクリルフッ素系ポリマーは、例えば、水酸基、アルキル基、又はカルボキシル基を有する溶剤可溶性のフッ素系ポリマーであり、例えば、アクリル酸エステルとアクリル酸フッ化アルキルのブロックコポリマーやその誘導体等を挙げることができる。また、アクリルシリコーン系ポリマーは、溶剤可溶性のシリコーン系ポリマーであり、例えば、アクリル酸エステルとアクリル酸シロキサンエステルのブロックコポリマーやその誘導体等を挙げることができる。
【００２８】
また、処理液には、ポリエーテル系ポリマーを含有させてもよい。ここで、ポリエーテル系ポリマーは、有機溶媒に可溶であるのが好ましく、また、活性水素を有して、イソシアネート化合物と反応して化学的に結合可能なものが好ましい。
【００２９】
活性水素を有する好適なポリエーテル系ポリマーとしては、例えば、エピクロルヒドリンゴムが挙げられる。ここでいうエピクロルヒドリンゴムは未加硫状態のものを指す。エピクロルヒドリンゴムは、発泡弾性体に導電性と共に弾性を付与することができるため好ましい。なお、エピクロルヒドリンゴムは、末端に活性水素（水酸基）を有しているが、ユニットに水酸基、アリル基などの活性水素を有しているものも好ましい。なお、エピクロルヒドリンゴムとしては、エピクロルヒドリン単独重合体、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体、エピクロルヒドリン−アリルグリシジルエーテル共重合体、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル三元共重合体やその誘導体などを挙げることができる。
【００３０】
活性水素を有する他の好適なポリエーテル系ポリマーとしては、水酸基又はアリル基を有するポリマーが挙げられ、例えば、ポリオール、グリコール等が挙げられる。このようなポリエーテル系ポリマーは活性水素を有する基を両末端に備えたものよりも片末端にのみ備えたものが好ましい。また、数平均分子量が３００〜１０００であることが好ましい。発泡弾性体に弾性を付与することができるためである。このようなポリエーテル系ポリマーとしては、例えば、ポリアルキレングリコールモノメチルエーテル、ポリアルキレングリコールジメチルエーテル、アリル化ポリエーテル、ポリアルキレングリコールジオール、ポリアルキレングリコールトリオール等を挙げることができる。処理液にポリエーテル系ポリマーを添加することで、発泡ゴム部材の柔軟性や強度が向上し、その結果、発泡ゴム部材の表面が磨耗したり、当接する部材を傷つけたりする虞がなくなる。
【００３１】
ゴム基材としてシリコーンゴムを用いる場合は、処理液がシリコーンゴムと相溶性のある反応性化合物を含んでいるのが好ましい。シリコーンゴムと相溶性のある反応性化合物とは、シリコーンゴムと相性がよく、シリコーンゴムや、イソシアネート化合物と反応し得る化合物をいう。シリコーンゴムとの相溶性が低いイソシアネート化合物のみ含有する処理液を用いた場合と比べて、このシリコーンゴムと相溶性のある反応性化合物を含む処理液は、弾性層に含浸しやすい。反応性化合物としては、ケイ素含有化合物、炭化水素化合物等が挙げられるが、特に、ケイ素含有化合物が好ましい。ケイ素含有化合物としては、シロキサン結合を有する化合物、アルコキシシリル基を有するシランカップリング剤、クロロシリル基あるいはシラザンを有する機能性シラン、シリル化剤等が挙げられ、シロキサン結合を有する化合物、アルコキシシリル基を有するシランカップリング剤が好ましい。シロキサン結合を有する化合物としては、末端変性ジメチルシロキサン、縮合型および付加型の液状シリコーン、ケイ酸塩、上述したアクリルシリコーン系ポリマー等が挙げられる。なお、勿論、シロキサン結合を有する化合物が、末端にアルコキシシリル基を有していてもよい。また、シリコーンゴムと相溶性のある反応性化合物は、イソシアネート化合物と反応するものであることが好ましく、例えば、水酸基、アミノ基、イソシアネート基等を有しているのが好ましい。イソシアネート化合物と化学的に結合することで、より強度に優れた発泡ゴム部材を形成することができるためである。また、ブリードの発生する虞がないものとなるためである。ただし、アルコキシシリル基を有するシランカップリング剤の場合は、活性水素を有するとイソシアネート化合物と容易に反応して安定性に乏しくなるため、イソシアネート基を有するのが好ましい。
【００３２】
処理液には、さらに、導電性付与材として、上述したカーボンブラック、金属粉などの電子導電性付与材や、イオン導電性付与材、又はこれらの両者を混合して添加してもよい。
【００３３】
また、処理液中のフッ素系ポリマー及びシリコーン系ポリマーは、イソシアネート化合物１００質量部に対し、フッ素系ポリマー及びシリコーン系ポリマーの総量を２〜３０質量部配合するのが好ましい。２質量部より少ないとカーボンブラック等を発泡ゴム部材に保持する効果が小さくなる。一方、ポリマー量が３０質量部より多いと、発泡ゴム部材の電気抵抗値が上昇し放電特性が低下するという問題や、相対的にイソシアネート化合物が少なくなって有効な含浸処理ができないという問題がある。
【００３４】
有機溶媒は、イソシアネート化合物、および必要に応じて含有されるこれらフッ素系ポリマー及びシリコーン系ポリマー、ポリエーテル系ポリマーを溶解するものであり、且つイソシアネート化合物と反応しないものであればよく、例えば、酢酸エチル、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メチルエチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、トルエン等が挙げられる。有機溶媒は、発泡弾性体に含浸しやすいものが好ましく、発泡弾性体のゴム基材の種類にあわせて適宜選択するのが好ましい。
【００３５】
上述したように処理液はイソシアネート化合物が低濃度となるようにするのが好ましい。処理液のイソシアネート化合物の濃度は、ゴム基材と有機溶媒の組み合わせ等によって異なるが、例えば、ゴム基材としてエピクロルヒドリンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、フッ素ゴム、塩素化ポリエチレン、アクリルゴム、及びウレタンゴムから選択される少なくとも１つを用いた場合は、０．１〜３質量％が好ましく、より好ましくは０．２〜２．０質量％である。また、ゴム基材としてエチレンプロピレンゴム、シリコーンゴムから選択される少なくとも１つを用い、且つ有機溶媒としてトルエン、ベンゼン等を用いた場合は、処理液のイソシアネート化合物の濃度は０．１〜３質量％が好ましく、より好ましくは０．２〜２．０質量％である。このようにイソシアネート化合物の濃度が非常に低濃度の処理液を用いて含浸処理することで、低硬度を維持しつつ、圧縮永久歪みを低下させた発泡ゴム部材とすることができる。従来の処理液のようにイソシアネート化合物の濃度が高くなると、発泡弾性体の内部に後述する架橋構造が形成されすぎてしまい、処理液を含浸させる前の発泡弾性体に比べて、硬度が大きく上昇したり、応力が上昇しゴム弾性が低下してしまう。
【００３６】
本発明の発泡ゴム部材の製造方法について説明する。まず、ゴム基材を発泡して発泡弾性体を成形する。そして、この発泡弾性体を、イソシアネート化合物と有機溶媒とを少なくとも含有する処理液を用いて含浸処理することにより発泡ゴム部材を形成する。このとき、イソシアネート化合物が低濃度の処理液を用いる。
【００３７】
ここで、含浸処理とは、発泡弾性体に処理液を含浸させた後、有機溶媒を除去し、イソシアネート化合物等の含有成分を硬化させる処理のことをいう。発泡弾性体に含浸したイソシアネート化合物が、他のイソシアネート化合物、他の含有成分（フッ素系ポリマー等）、発泡弾性体を構成するゴム基材などと反応し、これらの架橋構造が発泡弾性体の内部に形成される。これにより、処理液を含浸させる前の発泡弾性体に比べて、形状安定性に優れた発泡ゴム部材が形成される。
【００３８】
なお、発泡弾性体に処理液を含浸させる際には、例えば、処理液に長時間浸漬させたり、処理液に発泡弾性体を押しつぶしながら浸漬させたりすることで、発泡弾性体の全体に処理液を含浸させるようにするのが好ましい。処理液が発泡弾性体の全体に含浸することで、発泡ゴム部材は圧縮永久歪みがより低下したものとなるためである。
【００３９】
また、硬化は、特に限定されず、イソシアネート化合物等を弾性層内部で硬化させることができるものであればよく、イソシアネート化合物等の凝固点以下の温度に冷却した後、雰囲気の水分により硬化させる方法や、減圧下で溶媒を揮発させた後、熱や水分により硬化させる方法があり、一般的には、常温乾燥後、必要に応じて加熱処理する。なお、このときの加熱温度は、例えば、４０〜１５０℃である。
【００４０】
上述した方法により得られる発泡ゴム部材は、含浸処理前の発泡弾性体よりも圧縮永久歪みが小さく、含浸処理前の発泡弾性体に対する応力の上昇率が５０％以下である。発泡ゴム部材の圧縮永久歪みは、より好ましくは含浸処理前の発泡弾性体の圧縮永久歪みの９０％以下、特に好ましくは含浸処理前の発泡弾性体の圧縮永久歪みの８５％以下である。圧縮永久歪みが小さい発泡ゴム部材は、形状安定性に優れ、長期間に亘って安定した性能を維持することができるものとなる。また、発泡ゴム部材は、より好ましくは含浸処理前の発泡弾性体に対する応力の上昇率が３０％以下である。
【００４１】
発泡ゴム部材は、硬度がＡｓｋｅｒ Ｃで０〜３０°の範囲であることが好ましい。
【００４２】
上述した発泡ゴム部材は、複写機、ファクシミリ、各種プリンター等の各種ＯＡ機器等の各種給紙・搬送を行う給紙搬送用ロールや、画像形成装置に用いられる帯電ロール、転写ロール、現像ロール、導電性ロール、クリーニングブレード、弾性ベルト等に用いて特に好適なものである。
【００４３】
以下、実施例に基づいて本発明について説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４４】
（ゴムロール１）
エピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）に加硫剤、発泡剤、発泡助剤等を添加して、加硫・発泡を行うことでロールを得た。得られたロールを研磨し、突っ切りし、内径φ１２ｍｍ×外径φ２７ｍｍ×幅１２．５ｍｍで発泡倍率３．０倍のゴムロール１を得た。ゴムロール１の硬度は、Ａｓｋｅｒ Ｃで１９°であった。
【００４５】
（実施例１）
メチルエチルケトン９９．８質量部に、数平均分子量が５００より小さい末端イソシアネート化合物（ＭＲ−４００：日本ポリウレタン社製、以下イソシアネート化合物(1)とする）０．２質量部を添加混合させて処理液を作製した。この処理液を２５℃に保ち、ゴムロール１に十分に処理液が含浸されるように３０秒間浸漬後、１時間自然乾燥させ、１２０℃に保持されたオーブンで１時間加熱することにより実施例１の発泡ゴムロールを得た。
【００４６】
（実施例２）
メチルエチルケトン（ＭＥＫ）を９９．５質量部とし、イソシアネート化合物(1)を０．５質量部とした以外は実施例１と同様にして、実施例２の発泡ゴムロールを得た。
【００４７】
（実施例３）
メチルエチルケトンを９９．０質量部とし、イソシアネート化合物(1)を１．０質量部とした以外は実施例１と同様にして、実施例３の発泡ゴムロールを得た。
【００４８】
（実施例４）
メチルエチルケトンを９８．５質量部とし、イソシアネート化合物(1)を１．５質量部とした以外は実施例１と同様にして、実施例４の発泡ゴムロールを得た。
【００４９】
（実施例５）
メチルエチルケトンを９８．０質量部とし、イソシアネート化合物(1)を２．０質量部とした以外は実施例１と同様にして、実施例５の発泡ゴムロールを得た。
【００５０】
（比較例１）
イソシアネート化合物(1)を配合しなかった以外は実施例１と同様にして、比較例１の発泡ゴムロールを得た。
【００５１】
（比較例２）
メチルエチルケトンを９５．０質量部とし、イソシアネート化合物(1)を５．０質量部とした以外は実施例１と同様にして、比較例２の発泡ゴムロールを得た。
【００５２】
（比較例３）
メチルエチルケトンを９０．０質量部とし、イソシアネート化合物(1)を１０．０質量部とした以外は実施例１と同様にして、比較例２の発泡ゴムロールを得た。
【００５３】
（実施例６）
イソシアネート化合物(1)の代わりに、数平均分子量２０００程度のエーテル系末端イソシアネートプレポリマー（アジプレンＬ１００：ユニロイヤル社製、以下イソシアネート化合物(2)とする）を用いた以外は実施例１と同様にして、実施例６の発泡ゴムロールを得た。
【００５４】
（実施例７）
メチルエチルケトンを９９．５質量部とし、イソシアネート化合物(2)を０．５質量部とした以外は実施例６と同様にして、実施例７の発泡ゴムロールを得た。
【００５５】
（実施例８）
メチルエチルケトンを９９．０質量部とし、イソシアネート化合物(2)を１．０質量部とした以外は実施例６と同様にして、実施例８の発泡ゴムロールを得た。
【００５６】
（実施例９）
メチルエチルケトンを９８．５質量部とし、イソシアネート化合物(2)を１．５質量部とした以外は実施例６と同様にして、実施例９の発泡ゴムロールを得た。
【００５７】
（実施例１０）
メチルエチルケトンを９８．０質量部とし、イソシアネート化合物(2)を２．０質量部とした以外は実施例６と同様にして、実施例１０の発泡ゴムロールを得た。
【００５８】
（比較例４）
メチルエチルケトンを９５．０質量部とし、イソシアネート化合物(2)を５．０質量部とした以外は実施例１と同様にして、比較例４の発泡ゴムロールを得た。
【００５９】
（比較例５）
メチルエチルケトンを９０．０質量部とし、イソシアネート化合物(2)を１０．０質量部とした以外は実施例１と同様にして、比較例５の発泡ゴムロールを得た。
【００６０】
（実施例１１）
メチルエチルケトンの代わりにトルエンを用いた以外は実施例３と同様にして、実施例１１の発泡ゴムロールを得た。
【００６１】
（実施例１２）
メチルエチルケトンの代わりにトルエンを用いた以外は実施例５と同様にして、実施例１２の発泡ゴムロールを得た。
【００６２】
（比較例６）
メチルエチルケトンの代わりにトルエンを用いた以外は比較例１と同様にして、比較例６の発泡ゴムロールを得た。
【００６３】
（比較例７）
メチルエチルケトンの代わりにトルエンを用いた以外は比較例２と同様にして、比較例７の発泡ゴムロールを得た。
【００６４】
（比較例８）
メチルエチルケトンの代わりにトルエンを用いた以外は比較例３と同様にして、比較例８の発泡ゴムロールを得た。
【００６５】
（ゴムロール２）
エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）に加硫剤、発泡剤、発泡助剤等を添加して、加硫・発泡を行うことでロールを得た。得られたロールを研磨し、突っ切りし、内径φ１２ｍｍ×外径φ２７ｍｍ×幅１２．５ｍｍで発泡倍率３．０倍のゴムロール２を得た。ゴムロール２の硬度は、Ａｓｋｅｒ Ｃで２６°であった。
【００６６】
（実施例１３）
ゴムロール２を用いた以外は実施例１１と同様にして、実施例１３の発泡ゴムロールを得た。
【００６７】
（実施例１４）
ゴムロール２を用いた以外は実施例１２と同様にして、実施例１４の発泡ゴムロールを得た。
【００６８】
（比較例１１）
ゴムロール２を用いた以外は比較例６と同様にして、比較例１１の発泡ゴムロールを得た。
【００６９】
（比較例１２）
ゴムロール２を用いた以外は比較例７と同様にして、比較例１２の発泡ゴムロールを得た。
【００７０】
（比較例１３）
ゴムロール２を用いた以外は比較例８と同様にして、比較例１３の発泡ゴムロールを得た。
【００７１】
（試験例）機械的特性の評価
ゴムロール１〜２、各実施例、及び各比較例の発泡ゴムロールの圧縮永久歪み（Ｃｓ）を測定した。なお、圧縮永久歪みは、ＪＩＳ Ｋ６２６２に準拠し、７０℃で２２時間、２５％圧縮して測定したものである。結果を表１〜２及び図１、３、５、７に示す。
【００７２】
また、ゴムロール１〜２、各実施例、各比較例の発泡ゴムロールの応力を測定した。結果を表１〜２及び図２、４、６、８に示す。
【００７３】
【表１】
【００７４】
【表２】
（結果のまとめ）
図１及び２に示すように、エピクロルヒドリンゴムからなるゴムロール１に、イソシアネート化合物(1)の濃度が０．２〜２質量％の処理液を用いて含浸処理した実施例１〜５の発泡ゴムロールは、ゴムロール１及びイソシアネート化合物を配合しない処理液を用いて含浸処理した比較例１よりも圧縮永久歪みが低く、応力の上昇率も３７．９％以下であった。特に、イソシアネート化合物濃度が１．０質量％の実施例３の発泡ゴムロールは、圧縮永久歪みがゴムロール１の６４％まで低下した。また、実施例１〜５のうちもっとも硬度の高い実施例５の発泡ゴムロールであっても、硬度がＡｓｋｅｒ Ｃで２６°と低硬度であった。
【００７５】
これに対し、イソシアネート化合物の濃度が５質量％と比較的高い処理液を用いた比較例２の発泡ゴムロールは、圧縮永久歪みが低下したが、応力が著しく上昇し、ゴム弾性を示すものではなくなっていた。また、比較例３の発泡ゴムロールは、圧縮永久歪みの低下が見られず、応力の上昇も著しかった。
【００７６】
これより、イソシアネート化合物の濃度が高い処理液を用いると、応力が上昇しすぎたり、圧縮永久歪みの低下が確認できなかったりするが、イソシアネート化合物が所定の濃度の処理液（低濃度の処理液）を用いて含浸処理することにより、含浸処理前の発泡弾性体よりも圧縮永久歪みが小さく、含浸処理前の発泡弾性体に対する応力の上昇率が５０％以下の発泡ゴム部材とすることができることがわかった。この発泡ゴム部材は、低硬度と形状安定性を両立させたものであり、長期間に亘って安定して使用することができるものである。
【００７７】
また、図３及び４に示すように、イソシアネート化合物(2)の濃度が０．２〜２質量％の処理液を用いて含浸処理した実施例６〜１０の発泡ゴムロールも同様に、ゴムロール１及び比較例１よりも圧縮永久歪みが低く、応力の上昇率も低かった。なお、実施例６〜１０のうちもっとも硬度の高い実施例１０の発泡ゴムロールであっても、硬度がＡｓｋｅｒ Ｃで２１°と低硬度であった。これに対し、イソシアネート化合物の濃度が高い比較例４及び５は、圧縮永久歪みが大きく上昇し、ゴム弾性を示すものではなくなっていた。これより、イソシアネート化合物の種類に関わらず、イソシアネート化合物が所定の濃度（低濃度）の処理液を用いて含浸処理することにより、圧縮永久歪みが小さく、低硬度の発泡ゴム部材が得られることがわかった。
【００７８】
一方、図５及び６に示すように、有機溶媒としてトルエンを用いた処理液の場合も同様に、イソシアネート化合物が所定の濃度（低濃度）の処理液を用いて含浸処理をするすることにより、圧縮永久歪みが低く、低硬度の発泡ゴムロールを得られることがわかった。
【００７９】
図７〜９に示すように、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）からなるゴムロール２に、メチルエチルケトンを含有する処理液を用いて含浸処理した場合は、イソシアネート化合物(1)の濃度が０．５〜１．５質量％の処理液又はイソシアネート化合物(2)の濃度が０．５〜２質量％の処理液を用いた実施例の発泡ゴム部材は、圧縮永久歪みは低下したが、顕著な低下は確認できなかった。エチレンプロピレンゴムに対するメチルエチルケトンの浸透性が低いためであると考えられる。
【００８０】
これに対し、図１１及び図１２に示すように、有機溶媒としてトルエンを用いた処理液により含浸処理した場合は、処理液の濃度が１質量％及び２質量％のときに、著しい圧縮永久歪みの低下が見られた。エチレンプロピレンゴムに対するトルエンの浸透性が高く、発泡弾性体の内部まで処理液が含浸したためと考えられる。
【００８１】
これより、圧縮永久歪みを大きく低下させるためには、イソシアネート化合物の濃度を低くするだけではなく、ゴム基材と有機溶媒との組み合わせを適宜選択する必要があることがわかった。有機溶媒の浸透性の高いゴム基材を用いたり、ゴム基材に対する浸透性の高い有機溶媒を用いたりすることにより、より容易に圧縮永久歪みが低く、形状安定性に優れた発泡ゴム部材が得られることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の試験例１の結果を示す図である。
【図２】本発明の試験例１の結果を示す図である。
【図３】本発明の試験例１の結果を示す図である。
【図４】本発明の試験例１の結果を示す図である。
【図５】本発明の試験例１の結果を示す図である。
【図６】本発明の試験例１の結果を示す図である。
【図７】本発明の試験例１の結果を示す図である。
【図８】本発明の試験例１の結果を示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム基材を発泡させた発泡弾性体をイソシアネート化合物と有機溶媒とを含有する処理液を用いて含浸処理したものであり、含浸処理前の前記発泡弾性体よりも圧縮永久歪みが小さく、含浸処理前の前記発泡弾性体に対する応力の上昇率が５０％以下であることを特徴とする発泡ゴム部材。
【請求項２】
請求項１に記載の発泡ゴム部材において、前記圧縮永久歪みが前記含浸処理前の発泡弾性体の圧縮永久歪みの９０％以下であることを特徴とする発泡ゴム部材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の発泡ゴム部材において、前記ゴム基材がエピクロルヒドリンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、フッ素ゴム、塩素化ポリエチレン、アクリルゴム、及びウレタンゴムから選択される少なくとも１つであり、前記処理液はイソシアネート化合物の濃度が０．１〜３質量％であることを特徴とする発泡ゴム部材。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の発泡ゴム部材において、前記ゴム基材がエチレンプロピレンゴム、シリコーンゴムから選択される少なくとも１つであり、前記有機溶媒がトルエン又はベンゼンからなり、前記処理液はイソシアネート化合物の濃度が０．１〜３質量％であることを特徴とする発泡ゴム部材。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載の発泡ゴム部材において、前記処理液は前記発泡弾性体の肉厚の５０％以上まで含浸していることを特徴とする発泡ゴム部材。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載の発泡ゴム部材において、硬度がＡｓｋｅｒ Ｃで０〜３０°であることを特徴とする発泡ゴム部材。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかに記載の発泡ゴム部材において、前記処理液は、フッ素系ポリマー、シリコーン系ポリマー、及びポリエーテル系ポリマーから選択される少なくも１種を含有することを特徴とする発泡ゴム部材。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかに記載の発泡ゴム部材がロール形状、ブレード形状、又はベルト形状であることを特徴とする発泡ゴム部材。
【請求項１】
ゴム基材を発泡させた発泡弾性体をイソシアネート化合物と有機溶媒とを含有する処理液を用いて含浸処理したものであり、含浸処理前の前記発泡弾性体よりも圧縮永久歪みが小さく、含浸処理前の前記発泡弾性体に対する応力の上昇率が５０％以下であることを特徴とする発泡ゴム部材。
【請求項２】
請求項１に記載の発泡ゴム部材において、前記圧縮永久歪みが前記含浸処理前の発泡弾性体の圧縮永久歪みの９０％以下であることを特徴とする発泡ゴム部材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の発泡ゴム部材において、前記ゴム基材がエピクロルヒドリンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、フッ素ゴム、塩素化ポリエチレン、アクリルゴム、及びウレタンゴムから選択される少なくとも１つであり、前記処理液はイソシアネート化合物の濃度が０．１〜３質量％であることを特徴とする発泡ゴム部材。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の発泡ゴム部材において、前記ゴム基材がエチレンプロピレンゴム、シリコーンゴムから選択される少なくとも１つであり、前記有機溶媒がトルエン又はベンゼンからなり、前記処理液はイソシアネート化合物の濃度が０．１〜３質量％であることを特徴とする発泡ゴム部材。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載の発泡ゴム部材において、前記処理液は前記発泡弾性体の肉厚の５０％以上まで含浸していることを特徴とする発泡ゴム部材。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載の発泡ゴム部材において、硬度がＡｓｋｅｒ Ｃで０〜３０°であることを特徴とする発泡ゴム部材。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかに記載の発泡ゴム部材において、前記処理液は、フッ素系ポリマー、シリコーン系ポリマー、及びポリエーテル系ポリマーから選択される少なくも１種を含有することを特徴とする発泡ゴム部材。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかに記載の発泡ゴム部材がロール形状、ブレード形状、又はベルト形状であることを特徴とする発泡ゴム部材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−３９３９２（Ｐ２０１０−３９３９２Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０４８４１（Ｐ２００８−２０４８４１）
【出願日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【出願人】（０００２２７４１２）シンジーテック株式会社 (99)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【出願人】（０００２２７４１２）シンジーテック株式会社 (99)
【Ｆターム（参考）】
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