JPH0848870A

JPH0848870A - 半導電性高分子部材の製造方法

Info

Publication number: JPH0848870A
Application number: JP20601194A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Nakajima; 正中島; Hiroshi Kaneda; 博金田; Takahiro Kawagoe; 隆博川越
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1994-08-08
Filing date: 1994-08-08
Publication date: 1996-02-20

Abstract

(57)【要約】【構成】ポリオール成分とイソシアネート成分とを含
み、導電性付与剤が添加されたポリウレタン製造用組成
物の上記ポリオール成分とイソシアネート成分とを反応
させることにより、半導電性高分子部材を製造するに際
し、導電性付与剤として電荷移動錯体を形成し得る電子
受容体を用いると共に、該電子受容体を上記イソシアネ
ートに溶解させて添加することを特徴とする半導電性高
分子部材の製造方法。【効果】本発明の半導電性高分子部材の製造方法は、
電気抵抗の位置ばらつきが少なく、低温低湿時と高温高
湿時の電気抵抗の変動幅が少ない半導電性高分子部材を
製造することができ、これを電子写真プロセスの現像・
転写等に用いるローラの製造方法に利用すれば、好適な
画像が得られる画像形成装置を製造できるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、帯電防止機能を有する
包装部材や衝撃吸収部材、電子写真プロセスで利用する
半導電性部材などとして使用される半導電性高分子部材
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
電子技術の進歩に伴い、電子部品を保護するための包装
材及び衝撃吸収材の帯電防止技術に対する要求が高まっ
ている。また、電子写真技術の進歩に伴い、電子写真プ
ロセスで利用する半導電性部材に対する要求も高まって
おり、とりわけ現像又は転写等のプロセスに利用される
弾性ローラが注目されている。このような用途に用いら
れる半導電性部材は、所定の電気抵抗値であるのみなら
ず、電気抵抗の位置ばらつきが少なく、電気抵抗の印加
電圧依存性が少なく、低温低湿時と高温高湿時の電気抵
抗の変動幅が少なく、かつ連続して通電した際の電気抵
抗の変動幅が少ないことが必要である。

【０００３】従来、このような用途に用いられる半導電
性部材としては、高分子エラストマーや高分子フォーム
等の高分子物質に金属や金属酸化物の粉末、ウイスカー
を混入したり、カーボンブラック等のフィラーを混入す
ることにより、所定の抵抗値に調整した高分子部材が用
いられているが、この種の高分子部材は、電気抵抗の位
置ばらつきが大きく、電気抵抗の測定電圧依存性が大き
いという問題点があった。

【０００４】また、過塩素酸リチウム、過塩素酸ナトリ
ウム、過塩素酸カルシウムの如き無機イオン物質及び／
又はラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ステ
アリルトリメチルアンモニウムクロライド、オクタデシ
ル・トリメチル・アンモニウム・クロライド、ドデシル
・トリメチル・アンモニウム・クロライド、ヘキサデシ
ル・トリメチル・アンモニウム・クロライド、変性脂肪
族・ジメチル・エチルアンモニウム・エトサルフェート
の如き陽イオン性界面活性剤、ラウリルベタイン、ステ
アリルベタイン、ジメチル・アルキルラウリルベタイン
の如き両性イオン界面活性剤、過塩素酸テトラエチルア
ンモニウム、過塩素酸テトラブチルアンモニウム、ほう
ふっ化テトラブチルアンモニウムなどの４級アンモニウ
ム塩の如き有機イオン物質よりなる導電剤及び／又は親
水性のポリエーテルやポリエステルの如き帯電防止剤を
高分子エラストマーや高分子フォーム等の高分子物質に
混入して、所定の抵抗値に調整した高分子部材も知られ
ているが、この種の高分子部材は低温低湿時と高温高湿
時の電気抵抗の変動幅が大きいという問題点があった。

【０００５】従って、本発明は、かかる従来の半導電性
高分子部材の欠点を解決し、上述した諸特性を兼備した
半導電性高分子部材の製造方法を提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者らは、
上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、ポリオ
ール成分とイソシアネート成分と導電性付与剤とを用
い、上記ポリオール成分とイソシアネート成分とを反応
させて半導電性高分子部材を製造する場合に、イソシア
ネート成分に導電性付与剤として電荷移動錯体を形成し
得る電子受容物質を添加することにより、電気抵抗が温
度１５〜３２．５℃、相対湿度１０〜８５％において測
定電圧１０〜５０００Ｖの範囲で体積抵抗１×１０⁵Ω
・ｃｍ以上１×１０¹⁰Ω・ｃｍ以下であり、かつ電気抵
抗の位置ばらつきが少なく、しかも低温低湿時と高温高
湿時の電気抵抗の変動幅が少ない半導電性高分子部材が
初めて得られることを知見し、本発明をなすに至った。

【０００７】従って、本発明は、ポリオール成分とイソ
シアネート成分とを含み、導電性付与剤が添加されたポ
リウレタン製造用組成物の上記ポリオール成分とイソシ
アネート成分とを反応させることにより、半導電性高分
子部材を製造するに際し、導電性付与剤として電荷移動
錯体を形成し得る電子受容体を用いると共に、該電子受
容体を上記イソシアネートに溶解させて添加することを
特徴とする半導電性高分子部材の製造方法を提供する。

【０００８】以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明の半導電性部材の製造方法は、ポリオール成分と
イソシアネート成分と導電性付与剤とを含むポリウレタ
ン製造用組成物を用い、ポリオール成分とイソシアネー
ト成分とを反応させて、ポリウレタンエラストマーやポ
リウレタンフォームを得るものである。

【０００９】この場合、ポリオール成分、イソシアネー
ト成分として、ポリエーテルポリオール、ポリエステル
ポリオール、ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレ
ンポリオール、グリセリンにポリエチレンオキサイドや
ポリプロピレンオキサイドを付加重合したポリオール、
エチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオー
ル等の鎖延長剤とトリレンジイソシアネート（ＴＤ
Ｉ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、
粗製ジフェニルメタンジイソシアネート（クルードＭＤ
Ｉ）やウレトンイミン変性ジフェニルメタンジイソシア
ネート等の液状ＭＤＩ、イソホロンジイソシアネート等
を使用し、これらに導電性付与剤、カーボンブラック等
の補強剤、公知の反応触媒などと共に混合した後、加熱
硬化させる方法が好ましく用いられる。

【００１０】なお、イソシアネート成分の使用量はポリ
オール成分との反応等量比０．８〜１．５、好ましくは
１〜１．２の範囲である。

【００１１】また、ポリウレタンフォームを得る場合
は、公知の発泡剤を加えたり、機械的な撹拌により気泡
を混入する方法が採用される。

【００１２】本発明において、ポリウレタンエラストマ
ーやフォームを得るために用いる原料、その配合量、及
びその製造方法としては、公知の手段が採用し得るが、
本発明においては、導電性付与剤として電荷移動錯体を
形成し得る電子受容物質を使用するもので、この電荷移
動錯体を形成し得る電子受容物質を添加することによ
り、本発明の目的が効果的に達成される。

【００１３】ここで、電荷移動錯体を形成し得る電子受
容物質としては、テトラシアノエチレン、テトラシアノ
キノジメタン、ベンゾキノン、クロルアニル、アントラ
キノン、アントラセン、ジクロロジシアノベンゾキノ
ン、フェロセン、フタロシアニンなどが挙げられ、ま
た、基材である高分子物質との相溶性を向上させる等の
目的でこれら化合物の誘導体も好適に用いられ、その１
種を単独で又は２種以上を組み合せて用いることができ
る。これらの中では、テトラシアノキノジメタン、テト
ラシアノエチレンが好ましい。また、上記電荷移動錯体
を形成し得る電子受容物質をテトラチアフルバレン、リ
チウム等の電子供与物質と錯体を形成した形で使用して
もよい。

【００１４】電荷移動錯体を形成し得る電子受容物質の
添加方法としては、溶解性の点から、ポリオール成分に
添加する方法より、トリレンジイソシアネート（ＴＤ
Ｉ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、
粗製ジフェニルメタンジイソシアネート（クルードＭＤ
Ｉ）やウレトンイミン変性ジフェニルメタンジイソシア
ネート等の液状ＭＤＩ、イソホロンジイソシアネート等
のイソシアネート成分に溶解して添加する方法を採用す
るものである。

【００１５】上記電荷移動錯体を形成し得る電子受容物
質の添加量は、上記ポリオール成分とイソシアネート成
分との合計量１００重量部に対して０．００１〜２０重
量部、望ましくは０．０１〜１重量部とすることが、本
発明の目的を達成する上から好ましい。

【００１６】なお、上記電荷移動錯体を形成し得る電子
受容物質に加え、本発明の効果を損なわない範囲で、カ
ーボンブラックや金属粉、金属酸化物等の公知の導電性
フィラーを併用しても良く、過塩素酸リチウムの如き無
機イオン物質や４級アンモニウム塩の如き有機イオン物
質からなるイオン性導電剤、陽イオン性界面活性剤、負
イオン性界面活性剤、各種ベタインの如き両性イオン界
面活性剤、親水性のポリエーテルやポリエステル等の非
イオン性帯電防止剤を併用しても良い。また、ウレタン
系部材ではポリオール成分を予めイソシアネートにより
プレポリマー化しておくことも好ましい。

【００１７】本発明によって得られる半導電性高分子部
材は、その電気抵抗が温度１５〜３２．５℃、相対湿度
１０〜８５％において、測定電圧１０〜５０００Ｖの範
囲で体積抵抗１×１０⁵〜１×１０¹⁰Ω・ｃｍ、好まし
くは２×１０⁷〜５×１０⁹Ω・ｃｍであり、上記電気抵
抗の位置ばらつきが±２０％以下、好ましくは±１０％
以下であり、かつ低温低湿時（１５℃、１０％）の電気
抵抗が高温高湿時（３２．５℃、８５％）の電気抵抗の
５０倍以内、好ましくは４０倍以内であるものである。

【００１８】従って、本発明の半導電性高分子部材は、
帯電防止機能を有する包装部材、帯電防止機能を有する
衝撃吸収部材、電子写真プロセスで利用する半導電性部
材、例えば現像、転写装置等に用いる弾性ローラ等とし
て好適に用いられる。

【００１９】また、本発明の半導電性高分子部材は、そ
の電気抵抗の変動が印加電圧に対して安定であり、好ま
しくは２倍以下、より好ましくは１．２倍以下であるこ
とが挙げられる。すなわち、カーボンブラックや金属
粉、金属酸化物等のフィラーにより導電性を付与した高
分子部材は電気抵抗が印加電圧に対して変動し、例えば
印加電圧１０Ｖの場合の電気抵抗が印加電圧５０００Ｖ
における電気抵抗の５倍もの値を示すが、本発明の半導
電性高分子部材の電気抵抗の測定電圧依存性は、測定電
圧１０Ｖにおける電気抵抗が、測定電圧５０００Ｖにお
ける電気抵抗の２倍以下であり、このため電子写真等に
よる画像形成装置の半導電性高分子部材、特に転写装
置、現像装置のローラ等として好適である。

【００２０】

【実施例】以下、実施例、比較例を示して本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるもの
ではない。なお、湿度は相対湿度である。

【００２１】〔実施例１〕グリセリンにプロピレンオキ
サイドとエチレンオキサイドを付加して分子量５０００
としたポリエーテルポリオール１００重量部、１，４−
ブタンジオール６．５６重量部、予めテトラシアノキノ
ジメタン０．０３重量部を溶解したトリレンジイソシア
ネート２２重量部、シリコーン系界面活性剤２重量部、
ジブチルチンジラウレート０．０１重量部をミキサーで
混合し、その混合物を５．５ｍｍ厚の平モールドに注入
し、６０℃で１２時間キュアーして、シート状ウレタン
フォームを作製した。

【００２２】次いで、面積１９．６ｃｍ²の円形電極を
用いて、上記ウレタンフォームの電気抵抗をウレタンフ
ォームの４点で測定した。測定時の温度、湿度は各々１
５℃、１０％であった。電気抵抗は４点の平均値で印加
電圧が１０００Ｖの時１．４×１０⁹Ω、４０００Ｖの
時１．３×１０⁹Ωであった。電気抵抗の位置ばらつき
は平均値に対して±５％の範囲内であった。また、測定
時の温度、湿度が各々３２．５℃、８５％では、印加電
圧１０００Ｖの時電気抵抗は４点の平均値で５．７×１
０⁷Ωであった。

【００２３】〔比較例１〕配合するテトラシアノキノジ
メタンを予め１，４−ブタンジオールに溶解し、実施例
１と同様の実験を試みたが、テトラシアノキノジメタン
は１，４−ブタンジオールにほとんど溶解せず、懸濁液
のままシート状ウレタンフォームを作製した。

【００２４】次いで、面積１９．６ｃｍ²の円形電極を
用いて、上記ウレタンフォームの電気抵抗をウレタンフ
ォームの４点で測定した。測定時の温度、湿度は各々１
５℃、１０％であった。電気抵抗は４点の平均値で印加
電圧が１０００Ｖの時１×１０¹¹Ωであった。

【００２５】〔実施例２〕グリセリンにプロピレンオキ
サイドとエチレンオキサイドを付加して分子量５０００
としたポリエーテルポリオール１００重量部をトリレン
ジイソシアネート１４重量部でプレポリマー化したポリ
エーテル・プレポリマー１１４重量部、１，４−ブタン
ジオール６．５６重量部、予めテトラシアノキノジメタ
ン０．０３重量部を溶解したトリレンジイソシアネート
８重量部、シリコーン系界面活性剤２重量部、ジブチル
チンジラウレート０．０１重量部をミキサーで混合し、
その混合物を５．５ｍｍ厚の平モールドに注入し、６０
℃で１２時間キュアーして、シート状ウレタンフォーム
を作製した。

【００２６】次いで、面積１９．６ｃｍ²の円形電極を
用いて、上記ウレタンフォームの電気抵抗をウレタンフ
ォームの４点で測定した。測定時の温度、湿度は各々１
５℃、１０％であった。電気抵抗は４点の平均値で印加
電圧が１０００Ｖの時１．４×１０⁹Ω、４０００Ｖの
時１．３×１０⁹Ωであった。電気抵抗の位置ばらつき
は平均値に対して±５％の範囲内であった。また、測定
時の温度、湿度が各々３２．５℃、８５％では、印加電
圧１０００Ｖの時電気抵抗は４点の平均値で５．７×１
０⁷Ωであった。

【００２７】〔実施例３〕グリセリンにプロピレンオキ
サイドとエチレンオキサイドを付加して分子量５０００
としたポリエーテルポリオール１００重量部、予めテト
ラシアノキノジメタン０．０３重量部を溶解した粗製ジ
フェニルメタンジイソシアネート（クルードＭＤＩ）
９．１５重量部、シリコーン系界面活性剤２重量部、ジ
ブチルチンジラウレート０．０１重量部をミキサーで混
合し、その混合物を５．５ｍｍ厚の平モールドに注入
し、６０℃で１２時間キュアーして、シート状ウレタン
フォームを作製した。

【００２８】次いで、面積１９．６ｃｍ²の円形電極を
用いて、上記ウレタンフォームの電気抵抗をウレタンフ
ォームの４点で測定した。測定時の温度、湿度は各々１
５℃、１０％であった。電気抵抗は４点の平均値で印加
電圧が１０００Ｖの時１．４×１０⁹Ω、４０００Ｖの
時１．３×１０⁹Ωであった。電気抵抗の位置ばらつき
は平均値に対して±５％の範囲内であった。また、測定
時の温度、湿度が各々３２．５℃、８５％では、印加電
圧１０００Ｖの時電気抵抗は４点の平均値で５．７×１
０⁷Ωであった。

【００２９】〔実施例４〕実施例１と同様の配合の混合
物で直径６ｍｍの金属製シャフトを中心に被覆した直径
１６．５ｍｍで長さ２１５ｍｍのウレタンフォーム転写
ローラを作製した。

【００３０】次いで、上記転写ローラを図１に示す画像
形成装置に組み込み、１．３μＡの定電流電源を転写電
源として、温度、湿度が各々１５℃、１０％の環境でグ
レースケール、黒ベタ、白ベタ画像を印刷させたとこ
ろ、良好な画像が得られた。更に温度、湿度が各々３
２．５℃、８５％の環境でグレースケール、黒ベタ、白
ベタ画像を印刷させたところ、良好な画像が得られた。

【００３１】なお、図１において、１は感光体、２は帯
電ローラ、３は現像ローラ、４は転写ローラ、５は普通
紙等の転写材であり、感光体１にレーザービーム６が照
射されて露光される。

【００３２】〔実施例５〕実施例１と同様の配合の混合
物を真空中でラボミキサーにより混合し、その混合物で
直径６ｍｍの金属製シャフトを中心に被覆した直径２０
ｍｍで長さ２２２ｍｍのウレタンエラストマー現像ロー
ラを作製した。

【００３３】次いで、上記現像ローラを図１に示す画像
形成装置に組み込み、温度、湿度が各々１５℃、１０％
の環境でグレースケール、黒ベタ、白ベタ画像を印刷さ
せたところ、良好な画像が得られた。更に温度、湿度が
各々３２．５℃、８５％の環境でグレースケール、黒ベ
タ、白ベタ画像を印刷させたところ、良好な画像が得ら
れた。

【００３４】

【発明の効果】本発明の半導電性高分子部材の製造方法
は、電気抵抗の位置ばらつきが少なく、低温低湿時と高
温高湿時の電気抵抗の変動幅が少ない半導電性高分子部
材を製造することができ、これを電子写真プロセスの現
像・転写等に用いるローラの製造方法に利用すれば、好
適な画像が得られる画像形成装置を製造できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例、比較例の転写ローラ又は現像ローラを
組み込んだ画像形成装置の一例を示す概略図である。

【符号の説明】

１感光体２帯電ローラ３現像ローラ４転写ローラ５転写材６レーザービーム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリオール成分とイソシアネート成分と
を含み、導電性付与剤が添加されたポリウレタン製造用
組成物の上記ポリオール成分とイソシアネート成分とを
反応させることにより、半導電性高分子部材を製造する
に際し、導電性付与剤として電荷移動錯体を形成し得る
電子受容体を用いると共に、該電子受容体を上記イソシ
アネートに溶解させて添加することを特徴とする半導電
性高分子部材の製造方法。
【請求項２】電荷移動錯体を形成し得る電子受容物質
がテトラシアノキノジメタン又はテトラシアノエチレン
である請求項１記載の製造方法。
【請求項３】電荷移動錯体を形成し得る電子受容物質
の添加量がポリオール成分とイソシアネート成分の合計
量１００重量部に対して０．００１〜２０重量部である
請求項１又は２記載の製造方法。
【請求項４】半導電性高分子部材が電子写真プロセス
用弾性ローラである請求項１，２又は３記載の製造方
法。