JP4135423B2 - 中間転写ベルト - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機、プリンター、ファクシミリ等のＯＡ（オフィス・オートメイション：Office Automation ）機器の中間転写ベルトに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、プリンター、ファクシミリ等のＯＡ機器に用いられる中間転写ベルトの形成材料として、ウレタン材料は、最も使用頻度の高い材料の一つである。なかでも、ポリエステル系ウレタン材料は、高強度であり、耐加水分解性にも優れるといった物性を有するため、この分野において好適に用いられる。ここで、上記ポリエステル系ウレタン材料は、ポリエステル系ポリオールとイソシアネート系化合物とを必須成分とするものであり、上記ポリエステル系ポリオールは、グリコール成分と、ジカルボン酸等の酸成分とを縮合重合することにより得ることができる。そして、上記グリコール成分としては、通常、１，４−ブタンジオール等のような直鎖の分子構造を有するものが用いられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、通常のポリエステル系ウレタン材料（特に、そのポリオール成分材料）は、常温（１０〜３５℃程度）で固体であるため、ハンドリング性が悪く、一般的な液状材料と比べると生産性に劣る傾向が見られる。また、上記ポリエステル系ウレタン材料は、上記のように常温で固体であるため、配合時および成形する際に予熱・融解工程が必須となり、光熱費や設備費等のコストがかかり、しかも作業環境が高温となるため作業性も悪いといった難点を有する。
【０００４】
他方、一般的なウレタンの分野では、液状にしたウレタン材料を用いることもあるが、このような液状のウレタン材料は物性が落ちるため、ＯＡ機器部材の分野においては、使用できないというのが技術常識であった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、常温であってもハンドリング性が良好であり、かつ強度等の物性にも優れたウレタン組成物を用いた中間転写ベルトの提供をその目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、下記の（Ａ）および（Ｂ）を必須成分とするウレタン組成物の遠心成形体からなる中間転写ベルトをその要旨とする。
（Ａ）下記の式（１）〜（１１）で表されるグリコール成分の少なくとも一種と、酸成分との縮合重合によって得られるポリオールであって、２０〜２５℃の温度で液状のポリエステル系ポリオール。
【化１２】

【化１３】

【化１４】

【化１５】

【化１６】

【化１７】

【化１８】

【化１９】

【化２０】

【化２１】

【化２２】

（Ｂ）イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）およびポリメリックＭＤＩの少なくとも一方。
【０００７】
すなわち、本発明者らは、前記課題を解決すべく、鋭意研究を重ねた。その結果、前記技術常識に反し、中間転写ベルトの形成材料として、特定のウレタン組成物を用いると、その組成物中のポリオールは常温で液状であるにもかかわらず、優れた特性を見出した。すなわち、上記組成物は、ハンドリング性に優れ、さらに、それを用いて、遠心成形で中間転写ベルトを作製すると、ポリエステル系ウレタンとしての物性（高強度および耐加水分解性）を損なうことなく、中間転写ベルトとして優れた機能が得られるようになる。
【０００８】
ここで、上記特定のウレタン組成物におけるポリオールが、常温にて液体であるのは、そのグリコール成分の分子構造が特定の分岐構造を有するため、結晶性が阻害されることによると考えられる。同時に、上記特定のウレタン組成物は、そのポリオールにおける特定のグリコール成分と縮合重合する酸成分の含有量が、通常のポリエステル系ポリオールのグリコール成分（１，４−ブタンジオール等の直鎖のグリコール成分）と縮合重合する酸成分の含有量と、ほぼ同じにできることから、物性を保持することも可能となり、中間転写ベルトに適用しうるようになる。これらのことから、本発明は、「液状のウレタン材料は物性が低下するため、中間転写ベルトの分野に適さない」といった技術常識を打破したものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
本発明は、特定のポリエステル系ポリオール（Ａ）と、特定のイソシアネート系化合物（Ｂ）とを必須成分とするウレタン組成物を遠心成形してなる中間転写ベルトである。
【００１１】
上記（Ａ）のポリエステル系ポリオールとしては、下記の式（１）〜（１１）で表されるグリコール成分の少なくとも一種と、酸成分との縮合重合によって得られるポリオールであって、２０〜２５℃の温度で液状のポリエステル系ポリオールが用いられる。
【００１２】
【化２３】

【００１３】
【化２４】

【００１４】
【化２５】

【００１５】
【化２６】

【００１６】
【化２７】

【００１７】
【化２８】

【００１８】
【化２９】

【００１９】
【化３０】

【００２０】
【化３１】

【００２１】
【化３２】

【００２２】
【化３３】

【００２３】
上記特定のポリエステル系ポリオール（Ａ）におけるグリコール成分は、上記式（１）〜（１１）で表される炭素数４以下の分岐構造を有するものであれば、特に限定されるものではなく、これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。特に、上記グリコール成分として、式（１）の、２−メチル−１，３−プロパンジオールを用いると、得られるポリオール成分材料の液体性状と、組成物の特性との点から好結果が得られるため、好適である。
【００２４】
上記特定のポリエステル系ポリオール（Ａ）における酸成分は、特に限定されるものではなく、例えば、コハク酸，グルタル酸，アジピン酸，ピメリン酸，スベリン酸，アゼライン酸，セバシン酸等の飽和カルボン酸や、テレフタル酸，イソフタル酸，フタル酸，オルソフタル酸，ヘキサヒドロテレフタル酸，ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸や、フマル酸等の不飽和ジカルボン酸や、不飽和脂肪酸の二量化によって得られるダイマー酸等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。なかでも、ハンドリング性が良好となることから、アジピン酸が好適に用いられる。
【００２５】
上記特定のポリエステル系ポリオール（Ａ）の数平均分子量（Ｍｎ）は、１００〜１０００００の範囲が好ましく、特に好ましくは２００〜５０００である。すなわち、上記ポリオール（Ａ）のＭｎが１００未満であると、物性が低下する傾向がみられ、逆にＭｎが１０００００を超えると、作業性が悪くなる傾向がみられるからである。
【００２６】
上記特定のポリエステル系ポリオール（Ａ）は、先にも述べたように、２０〜２５℃の温度で液体性状を示す必要がある。すなわち、２０〜２５℃の範囲内において固体性状を示した場合、常温での混合が困難となり、一般的な液状材料と比べ、生産性に劣る傾向が見られるからである。
【００２７】
上記特定のポリエステル系ポリオール（Ａ）とともに用いられるイソシアネート系化合物（Ｂ）としては、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、ポリメリックＭＤＩがあげられる。これらは単独でもしくは２種併せて用いられる。これらは、常温にて液状のものである。
【００２８】
なお、本発明に用いるウレタン組成物には、上記特定のポリエステル系ポリオール（Ａ）、イソシアネート系化合物（Ｂ）に加え、必要に応じて、鎖延長剤、触媒、界面活性剤、難燃剤、着色剤、充填剤、可塑剤、安定剤、離型剤等を適宜配合して用いることも可能である。
【００２９】
上記鎖延長剤としては、例えば、１，４−ブタンジオール（１，４−ＢＤ）、２，２”，３，３’−テトラクロロ−４，４”−ジアミノジフェニルメタン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、キシレングリコール、トリエチレングリコール、トリメチロールプロパン（ＴＭＰ）、グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、１，２，６−ヘキサントリオール等の、分子量３００以下のポリオール等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００３０】
上記触媒としては、第三級アミン等のアミン系化合物、有機錫化合物等の有機金属化合物等があげられる。なかでも、アミン系化合物が好適に用いられる。
【００３１】
上記第三級アミンとしては、例えば、トリエチルアミン等のトリアルキルアミン；Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１，３−ブタンジアミン等のテトラアルキルジアミン；ジメチルエタノールアミン等のアミノアルコール；エトキシル化アミン；エトキシル化ジアミン；ビス（ジエチルエタノールアミン）アジペート等のエステルアミン；トリエチレンジアミン；Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン等のシクロヘキシルアミン誘導体；Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−（２−ヒドロキシプロピル）−ジメチルモルホリン等のモルホリン誘導体；Ｎ，Ｎ’−ジエチル−２−メチルピペラジン、Ｎ，Ｎ’−ビス−（２−ヒドロキシプロピル）−２−メチルピペラジン等のピペラジン誘導体；１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、１，５−ジアザビシクロ（４，３，０）ノネン−５等があげられる。
【００３２】
上記有機錫化合物としては、例えば、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジ（２−エチルヘキソエート）等のジアルキル錫化合物や、２−エチルカプロン酸第１錫、オレイン酸第１錫等があげられる。
【００３３】
本発明に用いるウレタン組成物は、上記各材料を用い、常法に準じて製造される。具体的には、プレポリマー法、セミワンショット法、ワンショット法に準じて製造できる。なお、本発明に用いる上記ウレタン組成物は常温において液状であり、特に、そのポリオール成分（Ａ）材料は、２０〜２５℃の温度で液体性状を示すため、ハンドリング性が良好で、生産性に優れる。
【００３４】
また、上記プレポリマー法に準じて、本発明に用いるウレタン組成物は、例えばつぎのようにして製造することもできる。すなわち、まず、所定のグリコール成分と酸成分とを縮合重合させることにより、特定の液状ポリエステル系ポリオール（Ａ）を調製する。ついで、このポリオール（Ａ）を８０℃×１時間程度脱水脱泡した後、予め準備しておいたイソシアネート系化合物（Ｂ）を、適宜の配合割合で配合し、８０℃×３時間で反応させてウレタンプレポリマー（主剤液）を調製する。一方、鎖延長剤、触媒等とを準備し、これらを適宜の配合割合で配合し、８０℃×１時間程度脱水脱泡しながら混合して硬化剤液を調製する。つぎに、上記主剤液および硬化剤液を適宜の配合割合で配合して混合して製造する。
【００３５】
本発明の中間転写ベルトを作製する場合は、上記ウレタン組成物を円筒金型内に注入し、所定の条件にて遠心成形した後、蓋を取り外して脱型することにより作製することができる。
【００３６】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【００３７】
【実施例用１】
グリコール成分である２−メチル−１，３−プロパンジオールと、酸成分であるアジピン酸との縮合重合によって得られるポリイソブチレンアジペート（日立化成社製のＴＡ２２−６０２、Ｍｎ：５５０、水酸基価：２２４ＫＯＨｍｇ／ｇ）１００部と、１，４−ブタンジオール６．５部と、トリメチロールプロパン５．０部と、ポリメリックＭＤＩ（日本ポリウレタン社製のミリオネートＭＲ２００、ＮＣＯ％：３１％）６５．６部と、トリエチレンジアミン０．０１部とを準備した。ついで、これらを用いて、プレポリマー法に準じて、プレポリマー（イソシアネート／ポリオール比率：７４／２６、ＮＣＯ％：２２．５％）および架橋剤（ポリオール／短鎖ジオール比率：８７／１３、水酸基価：３５８ＫＯＨｍｇ／ｇ）を調製した後、得られたプレポリマーおよび架橋剤を攪拌混合し（ＮＣＯインデックス：１．１０）、ウレタン組成物を調製した。
【００３８】
【実施例用２】
グリコール成分である２−メチル−１，３−プロパンジオールと、酸成分であるアジピン酸との縮合重合によって得られるポリイソブチレンアジペート（日立化成社製のＴＡ２２−５１０Ａ、Ｍｎ：２０００、水酸基価：５５ＫＯＨｍｇ／ｇ）１００部と、パラフィンオイル５０部と、カーボンブラック（ケッチェン・ブラック・インターナショナル社製、ケッチェンブラックＥＣ）１５部と、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）（ダイセルヒュルス社製、ＮＣＯ％：３７．８％）１２．６部とを準備した。ついで、これらを用い、ワンショット法に準じて、攪拌混合し（ＮＣＯインデックス：１．０５）、ウレタン組成物を調製した。
【００３９】
【実施例用３】
グリコール成分である２−メチル−１，３−プロパンジオールと、酸成分であるアジピン酸との縮合重合によって得られるポリイソブチレンアジペート（日立化成社製のＴＡ２２−５１０Ａ、Ｍｎ：２０００、水酸基価：５５ＫＯＨｍｇ／ｇ）１００部と、１，４−ブタンジオール２．３部と、トリメチロールプロパン１．５部と、ポリメリックＭＤＩ（日本ポリウレタン社製のミリオネートＭＲ２００、ＮＣＯ％：３１％）２５．８部とを準備した。ついで、これらを用いて、プレポリマー法に準じて、プレポリマー（イソシアネート／ポリオール比率：４３／５７、ＮＣＯ％：１１％）および架橋剤（ポリオール／短鎖ジオール比率：９４／６、水酸基価：１２７ＫＯＨｍｇ／ｇ）を調製した後、得られたプレポリマーおよび架橋剤を攪拌混合し（ＮＣＯインデックス：１．１０）、ウレタン組成物を調製した。
【００４０】
【比較例用１】
ポリブチレンアジペート（日本ポリウレタン工業社製のＮ４００９、Ｍｎ：１０００、水酸基価：１１０ＫＯＨｍｇ／ｇ）１００部と、１，４−ブタンジオール１１．８部と、ピュアＭＤＩ（日本ポリウレタン社製のミリオネートＭＴ、ＮＣＯ％：３３．６％）５８部と、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）４０７部とを準備した。ついで、これらを用いて、プレポリマー法に準じて、プレポリマー（イソシアネート／ポリオール比率：６８／３２、ＮＣＯ％：２０％）および架橋剤（ポリオール／短鎖ジオール比率：８６／１４、水酸基価：２７０ＫＯＨｍｇ／ｇ）を調製した後、得られたプレポリマーおよび架橋剤を攪拌混合し、ウレタン組成物を調製した。
【００４１】
このようにして得られた実施例用および比較例用のウレタン組成物を用いて、下記の基準に従い、各特性の評価を行った。これらの結果を、後記の表１に示した。
【００４２】
〔硬度〕
各組成物の硬化物の硬度を、タイプＡデュロメーターで荷重９．８Ｎにて測定した。
【００４３】
〔引張強さ（Ｔ_B）〕
ＪＩＳ Ｋ ６２５１に準じて、引張強さ（Ｔ_B）を測定した。
【００４４】
〔弾性率〕
ＪＩＳ Ｋ ７１２７に準じて、引張り弾性率（ＭＰａ）を測定した。なお、引張り速度は毎分１０±２．０ｍｍとした。
【００４５】
〔常温混合可否〕
組成物調製時（混合攪拌時）の温度条件を２３℃に設定し、そのときの作業性の評価を示した。すなわち、混合攪拌が良好になされたものを○、混合攪拌が良好になされなかったものを×として評価した。
【００４６】
【表１】

【００４７】
上記結果から、実施例用のウレタン組成物は、常温での混合攪拌が可能であるため、作業性に優れることがわかる。これに対し、比較例用のウレタン組成物は、常温での混合攪拌が不可能であるため、作業性に劣ることがわかる。
【００４８】
【実施例１】
実施例用１のウレタン組成物を用い、中間転写ベルトを作製した。すなわち、実施例用１に示すようにウレタン組成物を調製し（調製時の温度条件は２３℃に設定）、１４０℃遠心成形にて、厚み１５０μｍの単層無端ベルト（中間転写ベルト）を作製した。
【００４９】
【比較例１】
比較例用１のウレタン組成物を用い、中間転写ベルトを作製した。すなわち、比較例用１に示すようにウレタン組成物を調製し（調製時の温度条件は８０℃に設定）、１４０℃遠心成形にて、厚み１５０μｍの単層無端ベルト（中間転写ベルト）を作製した。
【００５０】
このようにして得られた各中間転写ベルトを用いて、下記に示す特性評価を行った。
【００５１】
すなわち、各中間転写ベルトを、市販のカラー複写機の中間転写ユニットに組込み、７２０時間回転させる耐久試験を行った。その結果、実施例１品の中間転写ベルトは、この耐久試験の間、正常な回転が安定して得られた。これに対し、比較例１品の中間転写ベルトは、正常な回転が得られたものの、やや安定性に欠けていた。したがって、実施例の中間転写ベルトでは、その組成物の調製を常温で行っているにもかかわらず、比較例の中間転写ベルトよりも優れた性能が得られることがわかる。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の、遠心成形体からなる中間転写ベルトに用いるウレタン組成物は、特定のグリコール成分と酸成分との縮合重合によって得られる２０〜２５℃の温度で液状のポリエステル系ポリオール（Ａ）と、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）およびポリメリックＭＤＩの少なくとも一方（Ｂ）とを必須成分としている。そして、上記ポリエステル系ポリオール（Ａ）が、作業環境の温度（常温）において液状であるため、配合時および成形する際に予熱・融解工程が不要となり、光熱費や設備費等のコストダウンが図れ、さらに、作業環境が常温でよいため、作業性にも優れる。しかも、本発明に用いるウレタン組成物は、ポリエステル系ウレタンとしての物性（高強度および耐加水分解性）にも充分優れる。そのため、本発明の中間転写ベルトは、優れた機能を有する。
【００５３】
特に、上記ポリエステル系ポリオールにおける酸成分がアジピン酸であると、ウレタン組成物のハンドリング性が、より良好となる。

Claims (2)

1. 下記の（Ａ）および（Ｂ）を必須成分とするウレタン組成物の遠心成形体からなる中間転写ベルト。
   （Ａ）下記の式（１）〜（１１）で表されるグリコール成分の少なくとも一種と、酸成分との縮合重合によって得られるポリオールであって、２０〜２５℃の温度で液状のポリエステル系ポリオール。
   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   （Ｂ）イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）およびポリメリックＭＤＩの少なくとも一方。
2. 上記（Ａ）のポリオールにおける酸成分が、アジピン酸である請求項１記載の中間転写ベルト。