JPH08240969A - 導電性ゴム材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度や湿度の変化に対して電気抵抗が安定な
ゴム材料を提供する。 【解決手段】 電気抵抗の低いゴム１００重量部に対し
て、非晶質のカオリンが２０〜８０重量部配合されてい
る導電性ゴム材料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は導電性ゴム材料に関
し、より詳しくは静電式複写機、レーザープリンタ、フ
ァクシミリ等の電子写真複写装置における導電性ローラ
等に用いられる導電性ゴム材料に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】静電
式複写機、レーザープリンタ、ファクシミリ等の電子写
真複写装置における帯電および転写のプロセスには、従
来より、コロナ帯電器でコロナ放電を行い高電圧を印加
させる非接触型の帯電方法あるいは転写方法が用いられ
ている。しかし、この方法によれば、コロナ放電時に有
害なオゾンが発生するという問題がある。そこで近年、
接触型の帯電方法あるいは転写方法として、電圧を印加
したゴムローラを使用するローラ帯電およびローラ転写
が実用化されつつある。

【０００３】前記ゴムローラに使用されるゴム材料に
は、通常１０⁴ 〜１０¹²Ω程度の電気抵抗（Ｒ）が要求
されているため、所定の電気抵抗を得るために、カーボ
ンブラック等の導電性粉体を添加してゴムに導電性を付
与したり、エピクロロヒドリンゴムやアクリルゴム等の
電気抵抗の低いポリマーを使用することが多い。しか
し、導電性粉体を添加して得られたゴムは、ゴムの電気
抵抗が印加電圧に依存し、一定の抵抗値を示さないとい
う問題がある。特にカーボンブラックを使用した場合
は、カーボンブラックの添加量とゴムの抵抗値との間に
一次的な関係が見られないことや、また添加量のわずか
な変化によって抵抗値が急激に変化する領域があること
から、抵抗値の制御が非常に難しいという問題がある。

【０００４】一方、電気抵抗の低いポリマーを使用した
場合は、導電性粉体の使用量が少なくて済み、また印加
電圧による抵抗の変化も小さいために前述の問題はなく
なるものの、これらのゴムの電導性が主としてイオン電
導によるものであるため、ゴムの抵抗値が温度や湿度の
変化に依存するという問題がある。例えばエピクロロヒ
ドリンゴムでは、高温多湿（３２℃、８５％ＲＨ）下と
低温低湿（１５℃、１０％ＲＨ）下とにおいて、電気抵
抗（Ｒ）の値が対数値（log Ｒ）で２程度も変化するこ
とが知られている。

【０００５】本発明の目的は、温度や湿度の変化に対し
て電気抵抗が安定なゴム材料を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、ゴムの表
面自由エネルギーを小さくすることによって上記課題を
解決できるのではないかという着想を得、電気抵抗の低
いゴムに種々の化合物を配合して検討を重ねた結果、非
晶質のカオリンがゴムの表面自由エネルギーを低下させ
る効果に優れていることから、これをゴムに配合するこ
とでゴムの電気抵抗への温度や湿度の影響を小さくする
ことができるという事実を見出し、本発明を完成するに
至った。

【０００７】すなわち、本発明の導電性ゴム材料は、電
気抵抗の低いゴム１００重量部に対して、非晶質のカオ
リンを２０〜８０重量部配合することを特徴とするもの
である。

【発明の実施の形態】以下、本発明の導電性ゴム材料を
詳細に説明する。電気抵抗の低いゴムとは、電気抵抗が
１０⁴ 〜１０¹²Ω程度のゴムをいう。このようなゴムと
しては、例えばエピクロロヒドリンゴム、アクリロニト
リル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム
（ＣＲ）、アクリルゴム、ウレタンゴム等が挙げられ、
これらを単独であるいは２種以上を組み合わせて用いて
もよい。また、上記例示のゴムのうち、特にエピクロロ
ヒドリンゴムを使用するのが好ましい。前記エピクロロ
ヒドリンゴムは、ポリエピクロロヒドリン（ＣＨＲ）ま
たはエピクロロヒドリン−エチレンオキシド共重合体
（ＥＣＯ）のいずれであってもよい。

【０００８】非晶質のカオリンは、カオリナイトを主成
分とするクレーを６００℃で焼成し、結晶水を除去した
ものである。また、上記非晶質のカオリンには、ゴム中
での分散性と補強性とを高めるために、シランカップリ
ング剤で処理されたものも市販されているが、このよう
な処理が施されたものもゴムの表面自由エネルギーを小
さくする働きがあることから、本発明に好適に使用する
ことができる。

【０００９】上記非晶質のカオリンは、ゴム１００重量
部に対して２０〜８０重量部、好ましくは４０〜８０重
量部の割合で配合される。前記配合量が２０重量部より
も少ないときには、ゴムの表面自由エネルギーを低下さ
せる効果が不十分である。一方、８０重量部より多くな
ると加工性が著しく低下し、特にゴムロール等を成形す
ることができなくなる。

【００１０】本発明の導電性ゴム材料を製造する際に用
いられる添加剤としては、例えば加硫剤、加硫促進剤、
加硫促進助剤、導電性付与剤、発泡剤、老化防止剤、軟
化剤、可塑剤、充填剤などが挙げられる。このうち、加
硫剤を除く他の添加剤は必要に応じて添加すればよい。
加硫剤としては、例えば硫黄、有機系硫黄化合物のほ
か、有機過酸化物や金属酸化物などの従来公知の加硫剤
が使用可能である。加硫剤として硫黄または有機系硫黄
化合物を用いた場合は、ゴム材料の絶縁抵抗を低下させ
ることができるために好ましい。上記有機系硫黄化合物
としては、例えば２，４，６−トリメルカプト−Ｓ−ト
リアジン、テトラメチルチウラムジスルフィド、Ｎ，
Ｎ’−ジチオビスモルホリン等が挙げられる。加硫剤の
添加量は、ゴム成分１００重量部に対して０．３〜４重
量部、好ましくは０．５〜３重量部であるのが適当であ
る。

【００１１】加硫促進剤としては、例えば消石灰、酸化
マグネシウム、酸化チタン、リサージ（ＰｂＯ）等の無
機促進剤；テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラ
エチルチウラムジスルフィド等のチウラム類、ジブチル
ジチオカーバミン酸亜鉛、ジエチルジチオカーバミン酸
亜鉛などのジチオカーバメート類、２−メルカプトベン
ゾチアゾール、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾ
ールスルフェンアミドなどのチアゾール類、トリメチル
チオ尿酸、Ｎ，Ｎ’−ジエチルチオ尿酸などのチオウレ
ア類などの有機促進剤が挙げられる。

【００１２】加硫促進助剤としては、例えば亜鉛華など
の金属酸化物；ステアリン酸、オレイン酸、綿実脂肪酸
などの脂肪酸、その他従来公知の種々の加硫促進助剤が
挙げられる。尚、前記例示の加硫促進助剤のうち亜鉛華
などの金属酸化物は、単独で加硫剤として使用すること
もできるが、前述の理由により、硫黄または有機系硫黄
化合物を加硫剤として使用する場合に併用して使用する
ことが好ましい。

【００１３】導電性付与剤は、ゴムの導電性を所望の値
に調整するために用いられる。本発明に使用可能な導電
性付与剤としては、例えばチャンネルブラック、ファー
ネスブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラッ
クのうち、平均粒径が１８〜１２０ｎｍ、好ましくは２
２〜９０ｎｍのものが挙げられる。カーボンブラックの
添加量は、ゴム成分１００重量部に対して５０重量部以
下である。カーボンブラックの添加量が上記範囲を超え
ると、得られるゴム材料の電気抵抗が印加電圧に大きく
依存するようになるために好ましくない。

【００１４】発泡剤は、得られるゴム材料をスポンジ状
にして用いる場合などに添加される。また、発泡剤の添
加量を調整し、加硫時の発泡倍率を調整することによっ
てゴムの電気抵抗を調整することもできる。この発泡剤
としては、例えばジアミノベンゼン、ジニトロソペンタ
メチレンテトラミン、ベンゼンスルホニルヒドラジド、
アゾジカルボンアミド等が挙げられる。

【００１５】老化防止剤としては、例えば２−メルカプ
トベンゾイミダゾール等のイミダゾール類、フェニル−
α−ナフチルアミン、Ｎ，Ｎ’−ジ−β−ナフチル−ｐ
−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ’−ジ−β−
ナフチル−ｐ−フェニレンジアミン等のアミン類、ジ−
ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、スチレン化フェノール等
のフェノール類などが挙げられる。

【００１６】軟化剤としては、例えばステアリン酸、ラ
ウリン酸などの脂肪酸、綿実油、トール油、アスファル
ト物質、パラフィンワックス等が挙げられる。可塑剤と
しては、例えばジブチルフタレート、ジオクチルフタレ
ート、トリクレジルホスフェート等が挙げられる。補強
剤としては、従来公知のものが使用でき、その中でもカ
ーボンブラックが代表例として挙げられるが、カーボン
ブラックは前述のように導電性付与剤としても作用す
る。従って、カーボンブラックを補強剤として用いると
きであっても、その添加量は上記導電性付与剤の添加量
の範囲に限定される。

【００１７】充填剤としては、例えば炭酸カルシウム、
重炭酸カルシウム、硫酸バリウム、ケイ藻土などが挙げ
られる。本発明の導電性ゴム材料は、上記例示の電気抵
抗の低いゴム、メタカオリンのクレーおよびその他の添
加剤を配合して混練し、所望の形状に成形した後、加硫
することによって製造される。

【００１８】前記加硫には缶加硫が好適であるが、その
他の加硫方法であってもよい。また加硫条件は、使用す
るゴム材料や配合量に応じて変化するが、通常１４０〜
１８０℃の温度、好ましくは１５０〜１７０℃の温度
で、１５〜１２０分、好ましくは２０〜６０分行われ
る。本発明のゴム材料を導電性ローラとして使用する場
合は、円筒状に押出成形して加硫を行い、得られたゴム
材料に金属製シャフトを挿入した後、所定の長さおよび
外径に円筒を成形する。前記金属製シャフトとしては、
従来より導電性ローラのシャフトとして用いられている
ものがいずれも使用可能であり、例えばスチール、銅、
アルミニウム等の金属製シャフトが挙げられる。

【００１９】

【実施例】

実施例１〜４および比較例１〜３ ゴム成分としてエピクロロヒドリンゴム（ダイソー
（株）製のエピクロマーＣＧ１０２）を使用し、メタカ
オリンのクレーとして（白石カルシウム社製の非晶質の
カオリン、商品名「アイスキャップＫ」）を使用し、架
橋剤として２，４，６−トリメルカプト−Ｓ−トリアジ
ン（日本ゼオン社製のＺＩＳＮＥＴ−Ｆ）を使用した。

【００２０】表１に示す割合で、上記成分およびその他
の成分を配合した。

【００２１】

【表１】

【００２２】上記各ゴム成分をバンバリーミキサーで素
練り、混練した後、円筒状に押出成形し、加硫缶に入れ
て１６０℃で３０分間加硫し、本発明の導電性ゴム材料
を作製した。次いで、上記円筒状の導電性ゴム材料にス
チール製シャフトを挿入し、円筒の長さが２３０ｍｍに
なるようにカットし、外形が１４ｍｍになるように研磨
して、図２に示すような導電性ゴムローラを作製した。
図２中、符号１は導電性ゴム材料を示し、符号２は導電
性シャフトを示す。導電性特性の評価 上記導電性ゴムローラを銅板上に置いて電圧１０Ｖを印
加し、スチールシャフトと銅板との間の電気抵抗Ｒ
（Ω）を測定した。電気抵抗の測定は、各実施例および
比較例毎に、１０℃で１５％ＲＨ、２３．５℃で５５％
ＲＨおよび３２．５℃で９０％ＲＨのそれぞれの環境下
で２４時間放置した試料を用いて行った。

【００２３】上記測定で得られた電気抵抗の対数値（lo
g Ｒ）を図１に示す。

【００２４】図１より明らかなように、実施例１〜４の
導電性ゴムローラは、低温低湿（１０℃，１５％Ｒ
Ｈ）、中温中湿（２３．５℃，５５％ＲＨ）および高温
高湿（３２．５℃，９０％ＲＨ）のいずれの環境下であ
っても、電気抵抗Ｒ（Ω）が安定している。一方、比較
例１〜２の導電性ゴムローラは高温高湿の環境下では抵
抗値が低くなり、低温低湿（１０℃，１５％ＲＨ）下と
高温高湿（３２．５℃，９０％ＲＨ）下とで電気抵抗Ｒ
（Ω）の対数値（log Ｒ）に２程度の差が生じている。
従って、抵抗値が温度や湿度の変化に対して不安定であ
る。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、導電性の低いエピクロ
ロヒドリンゴムにメタカオリンのクレーを所定量添加す
ることにより、温度や湿度の変化に対して電気抵抗が安
定な導電性ゴム材料を得ることができる。従って、本発
明の導電性ゴム材料は、電子写真複写機における導電性
ロール等の用途に好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１〜４および比較例１〜２で得られた導
電性ゴムローラの電気抵抗の対数値(log Ｒ）を示すグ
ラフである。

【図２】実施例で作製した導電性ゴムローラを示す平面
図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気抵抗の低いゴム１００重量部に対し
   て、非晶質のカオリンを２０〜８０重量部配合すること
   を特徴とする導電性ゴム材料。
2. 【請求項２】前記電気抵抗の低いゴムがエピクロロヒド
   リンゴムである請求項１記載の導電性ゴム材料。