JPH09324117A - 導電性ポリウレタン組成物および導電性ロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 界面活性剤のブリードをなくしてＯＰＣの汚
染を防止する。また環境変化に対する体積抵抗値の変化
を小さくする。 【解決手段】 導電性を有する界面活性剤を含む導電性
ポリウレタン組成物において、ベースポリマーとしての
ポリオール１００重量部に対し、環状オリゴ糖としての
シクロデキストリンを０．０１〜１０重量部、好ましく
は０．１〜５重量部添加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電記録や電子写
真を用いたプリンタに用いられるトナー運搬用ローラ、
帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ、およびクリーニ
ングローラ等、静電気的に被接触物を制御する導電性ロ
ーラに用いるのに適した導電性ポリウレタン組成物に関
する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真複写機、プリンタ、ファクシミ
リ等では、感光体の表面に静電潜像を形成し、これにト
ナーを付着させてトナー像を形成し、このトナー像を転
写，定着することで画像出力が行われる。このような電
子写真の各プロセス、すなわち帯電、露光、現像、転
写、定着、および除電の各プロセスにおいて、静電気を
精密に制御するために、弾性および導電性を有する各種
ローラが使用され、その要求性能はますます厳しくなっ
ている。

【０００３】このようなローラの素材としては、導電制
御に適した導電性ポリウレタン組成物が好適に用いら
れ、この際に上記ローラに求められる体積抵抗値は、１
０⁶〜１０⁸Ωｃｍ程度の半導体領域の場合が多い。この
ような体積抵抗値を得るために、例えば、導電性を有す
るカーボンとともに、第４級アンモニウム塩、カチオン
界面活性剤、アニオン界面活性剤等の導電性を有する界
面活性剤が少量併用される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、カーボ
ンを多量に使用すると組成物の粘度が著しく増加するた
め、溶剤を用いて粘度を下げ、ロール注型後に溶剤を取
り除かなければならない。また、溶剤の使用は、製品に
気泡が残ったり、溶剤を処理しなければならないといっ
た問題を生ずる。

【０００５】そこで、カーボンを少なくし、かわりに界
面活性剤を多めに用いることによって、求められる体積
抵抗値を有するとともに、上記溶剤を用いずにロールを
注型できるようにすることが望ましい。

【０００６】しかしながら、上記界面活性剤はロール表
面にブリードし易く、特に界面活性剤を多めに使用した
場合、被接触物としてのＯＰＣ（Ｏｒｇａｎｉｃ ｐｈ
ｏｔｏ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ：有機光導電体）を汚染す
るといった問題が生じる。また、上記界面活性剤を含ん
だ導電性ポリウレタン組成物は、環境条件の変化に対し
て導電性が相対的に大きく変化するといった問題もあ
る。

【０００７】このようなことから、被接触物を制御する
ための導電性ロールに好適に用いられる、上記界面活性
剤を含んだ導電性ポリウレタン組成物としては、従来、
満足のいくものはなかった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明の導電性
ポリウレタン組成物は、導電性を有する界面活性剤と、
環状オリゴ糖とを含有することを特徴としている。

【０００９】また、本発明に係わる導電性ロールは、少
なくとも導電性を有する界面活性剤と環状オリゴ糖とを
含有する導電性ポリウレタン組成物の弾性体層を有する
ことを特徴としている。

【００１０】上記導電性ポリウレタン組成物のベースポ
リマーとしては、一般のウレタンフォームやウレタンエ
ラストマーに用いられるポリオールを用いることができ
る。具体的にはポリエチレングリコール，ポリプロピレ
ングリコール，ポリプロピレングリコール−エチレング
リコール、あるいはそれらをブレンドしたポリアルキレ
ングリコールや、ポリテトラメチレングリコール等に代
表されるポリエーテルポリオールが挙げられる。また、
テトラヒドロフランとアルキレンオキサイドとの共重合
ポリオールや、不飽和結合の存在する重合可能なポリマ
ーポリオールと呼ばれる各種変性体あるいはそれらをブ
レンドしたものを挙げることができる。

【００１１】さらに上記ポリオールのポリエステルポリ
オールとしては、アジピン酸などのジカルボン酸とエチ
レングリコールなどのポリオールとの縮合により得られ
る縮合系ポリエステルポリオール，ラクトン系ポリエス
テルポリオール，ポリカーボネートポリオールあるいは
それらをブレンドしたものが挙げられる。その他、ポリ
オールとして、アクリル共重合体に水酸基を導入したポ
リアクリルポリオール、末端に水酸基を含有するブタジ
エン及びそれらの共重合体からなるポリオール，燐酸基
を含んだポリオール，ハロゲン含有ポリオール等を用い
てもよい。

【００１２】上記環状オリゴ糖としては、例えばシクロ
デキストリンが好適に用いられ、その使用範囲は、ポリ
オール１００重量部に対して０．０５〜１０重量部、特
に顕著に効果を表すのは０．１〜５重量部である。環状
オリゴ糖が０．１重量部以下となると包接による界面活
性剤のブリードを押える効果が減少し、０．０５重量部
以下では上記効果の減少がさらに顕著となる。また、上
記環状オリゴ糖が５重量部以上となると粘度の増加が著
しくなり、１０重量部以上ではさらに急激に粘度が増加
し、例えば導電性ロールの弾性体層に用いられた際にロ
ール成形時の注型が困難となる。

【００１３】導電性を有し、導電性ポリウレタン組成物
に導電性を付与する界面活性剤としては、アニオン系の
界面活性剤では、アルキルサルフェートなどのスルホン
酸塩，２エチルヘキシルアルキル硫酸エステルナトリウ
ム塩などの硫酸エステル塩，リン酸エステル塩，カチオ
ン系の界面活性剤としては、オクタデシルトリメチルア
ンモニウムクロライドなどの第４級アンモニウム塩等が
挙げられる。その他、ラウリルジメチルベタインなどの
両性系界面活性剤，ポリエチレングリコール型，多価ア
ルコール型などの非イオン性界面活性剤及びアミン類に
エチレンオキサイドを付加させた界面活性剤が挙げられ
る。

【００１４】またこれら界面活性剤と併用して用いら
れ、導電性ポリウレタン組成物に導電性を付与するもの
として、ケッチェンブラックやアニリンブラックなどの
導電性カーボン，銅やニッケルなどの導電性金属粉末，
酸化チタンや酸化インジュウムなどの金属酸化物，ポリ
アセチレン，ポリピロール，ポリアニリンなどの有機導
電性物質，ＬｉＣｌＯ₄，ＮａＣｌＯ₄，ＬｉＣＦ₃Ｓ
Ｏ₃，ＬｉＳＣＮ，ＮａＳＣＮ，ＫＳＣＮなどの金属塩
あるいはアンモニウム塩などの電解質，１，４−ブタン
ジオールやエチレングリコールプロピレングリコールな
どの多価アルコールとその誘導体との錯体などを使用し
てもよい。

【００１５】上記導電性ポリウレタン組成物の架橋剤と
しては、エチレングリコール，１，４−ブタンジオー
ル，ハイドロキノンジエチロールエーテル，グリセリン
などの多価アルコールのほか、ジフェニルメタンジアミ
ン，ｍ−フェニレンジアミンなど１級，２級のジアミン
類及びポリアミン類，３，３’−ジクロロ−４，４’−
ジアミノジフェニルメタンが好適に用いられる。

【００１６】上記導電性ポリウレタン組成物の硬化剤と
しては、イソシアネートに代表されるウレタン材料に常
用されるものであれば、従来公知のどの様なものでもよ
い。上記イソシアネートとしては、例えば、ジフェニル
メタンジイソシアネート，トリレンジイソシアネート，
ナフタレンジイソシアネート，トリジンジイソシアネー
ト，ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート，ヘ
キサメチレンジイソシアネート，イソホロンジイソシア
ネート，キシリレンジイソシアネート，水添キシリレン
ジイソシアネート，ジシクロヘキシルメタンジイソシア
ネート、およびそれらのプレポリマーまたは変性物、あ
るいはこれらをブレンドしたものが挙げられる。

【００１７】本発明に係わる導電性ポリウレタン組成物
は、体積抵抗値が１０⁶〜１０¹⁰Ω・ｃｍであることが
望ましい。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係わる実施例と
比較例とを参照して、本発明を具体的に説明するが、本
発明はこれら実施例に限定されるものではない。

【００１９】

【表１】

【００２０】（実施例１）表１に示すように導電性ポリ
ウレタン組成物のポリオールとしてのクラポールＰ２０
１０（クラレ（株））１００重量部に対して、架橋剤と
しての１，４−ブタンジオール（出光ビーエーエスエフ
（株））２重量部、触媒としてのＤＢＴＤＬ（共同薬品
（株））０．０５重量部、導電材としてのエレガン２６
４ＷＡＸ（日本油脂（株））１重量部を加え、さらに環
状オリゴ糖としてのシクロデキストリン（日本食品化工
（株））０．２重量部を添加，混合し、真空脱泡を十分
に行った。その後、硬化剤としてのイソシアネートであ
るコロネートＨＸ（日本ポリウレタン（株））３０．２
重量部を加え、良く撹拌した後、真空脱泡で気泡を取り
除いた。そして、１２０℃に加熱された金型で２時間反
応させた。

【００２１】（実施例２）表１に示すようにポリオール
としてのクラポールＰ２０１０（クラレ（株））１００
重量部に対し、架橋剤としての１，４−ブタンジオール
（出光ビーエーエスエフ（株））２重量部、触媒として
のＤＢＴＤＬ（共同薬品（株））０．０５重量部、導電
材としてのエレガン２６４ＷＡＸ（日本油脂（株））１
重量部を加え、さらに環状オリゴ糖としてのシクロデキ
ストリン（日本食品化工（株））１重量部を添加，混合
し、真空脱泡を十分に行った。その後、硬化剤としての
イソシアネートであるコロネートＨＸ（日本ポリウレタ
ン（株））３０．２重量部を加え、良く撹拌した後、真
空脱泡で気泡を取り除いた。そして、１２０℃に加熱さ
れた金型で２時間反応させた。

【００２２】（比較例１）表１に示すようにポリオール
としてのクラポールＰ２０１０（クラレ（株））１００
重量部に対し、架橋剤としての１，４−ブタンジオール
（出光ビーエーエスエフ（株））２重量部、触媒として
のＤＢＴＤＬ（共同薬品（株））０．０５重量部、導電
材としてのエレガン２６４ＷＡＸ（日本油脂（株））１
重量部を加えて混合し、真空脱泡を十分に行った。その
後、硬化剤としてのイソシアネートであるコロネートＨ
Ｘ（日本ポリウレタン（株））３０．２重量部を加えて
良く撹拌した後、真空脱泡で気泡を取り除いた。そし
て、１２０℃に加熱された金型で２時間反応させた。

【００２３】これら実施例１，２および比較例１に対し
て各種試験を行った。その試験結果を表２および図２に
示す。

【００２４】

【表２】

【００２５】１）成型後３日間室温で放置した後、図１
に示すように、試料１を恒温恒湿層２の中に入れ、試料
１の両側に配置された電極３をリード線４を介して抵抗
計５に接続し、この抵抗計５で試料１の抵抗値を測定し
た。そして所定の温度湿度になってから３０分後の抵抗
値を測定して体積抵抗値に変換した。図２にも示される
ように、シクロデキストリンを微量入れることによっ
て、体積抵抗値が低くなるとともに、環境の変化に対す
る体積抵抗値の変化も小さくなっていることが分かる。

【００２６】

【数１】

【００２７】３）成型後３日間室温で放置した後、目視
及び指で触ってみてブリードの有無を確認した。その結
果、シクロデキストリンを微量加えた実施例１，２のも
のでは、界面活性剤のブリードがなくなっていることが
確認された。

【００２８】４）成型後３日間室温で放置した後、さら
に温度７０℃，湿度９０％ＲＨの環境下でＯＰＣと試料
を接触させた状態で３日間放置し、ＯＰＣの汚れを目視
で確認した。その結果、シクロデキストリンを微量加え
ることによってＯＰＣの汚染がなくなっていることが確
認された。

【００２９】このように、シクロデキストリンを導電性
ポリウレタン組成物に微量添加することによって、界面
活性剤のブリードを防止でき、これによってＯＰＣの汚
染が防止され、かつ環境変化に対する体積抵抗値の変化
も抑えることが可能となった。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明では、導電性ポリ
ウレタン組成物に導電性を有する界面活性剤と環状オリ
ゴ糖とを含有させたため、界面活性剤のブリードを防止
でき、これによってＯＰＣの汚染が防止され、かつ環境
変化に対する体積抵抗値の変化も抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】導電性ポリウレタン組成物の体積抵抗値の試験
装置を示す構成図。

【図２】環境温度に対する導電性ポリウレタン組成物の
体積抵抗値の変化を示す図。

【符号の説明】

１…試料 ２…恒温恒湿層 ３…電極 ４…リード線 ５…抵抗計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｇ 15/02 １０１ Ｇ０３Ｇ 15/02 １０１ 15/08 ５０１ 15/08 ５０１Ｄ 15/16 15/16 21/10 21/00 ３１２

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性を有する界面活性剤と、環状オリ
   ゴ糖とを含有することを特徴とする導電性ポリウレタン
   組成物。
2. 【請求項２】 上記環状オリゴ糖が、シクロデキストリ
   ンであることを特徴とする請求項１に記載の導電性ポリ
   ウレタン組成物。
3. 【請求項３】 ベースポリマーとしてのポリオール１０
   ０重量部に対して、上記環状オリゴ糖を０．１〜５重量
   部含有することを特徴とする請求項１に記載の導電性ポ
   リウレタン組成物。
4. 【請求項４】 さらに、導電性を有するカーボンを含有
   することを特徴とする請求項１に記載の導電性ポリウレ
   タン組成物。
5. 【請求項５】 少なくとも導電性を有する界面活性剤と
   環状オリゴ糖とを含有する導電性ポリウレタン組成物の
   弾性体層を有することを特徴とする導電性ロール。