專利名稱：橡膠組合物及使用該組合物的導電輥的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及使用化學發(fā)泡劑及發(fā)泡助劑形成發(fā)泡體的橡膠組合物、以及使用該組合物的導電輥。
背景技術：
激光打印機、復印機、傳真機等電子攝影裝置的導電性部分都使用了使感光鼓均勻充電的充電輥、供給色粉的色粉供給輥、使色粉附著在感光體上的顯影輥及將色粉圖像從感光體轉印到紙上的轉印輥等各種輥。這些輥都是對導電性有所要求的導電輥。
以往，這種導電輥都是將炭黑或金屬氧化物等導電劑混入橡膠中，然后通過分散來控制輥的電阻。
日本專利公開公報昭58-87572號揭示了不使用導電劑、而覆蓋了聚合物本身就具備導電性的表氯醇橡膠的轉印輥。日本專利公開公報平1-142569號揭示了將表氯醇橡膠作為表面彈性層使用的充電輥。
此外，日本專利公開公報平11-190928號揭示了使用表氯醇橡膠和NBR的導電輥。
為了使前述導電輥的電特性充分發(fā)揮，必須在一定程度上要增加擠壓(nip)寬度。因此，為了增加擠壓寬度，以往都在導電輥用橡膠組合物中使用DBP或DOP等軟化劑，或采用發(fā)泡劑作為發(fā)泡體來降低硬度。
但是，將導電劑混合分散在橡膠中的導電輥存在的問題是，對導電劑的分散性控制較難，由于導電劑的分散不均勻會導致局部電阻差異。
另一方面，即使是使用表氯醇橡膠的導電輥，也由于電阻調節(jié)范圍有限，另外必須使用導電劑來使電阻下降，所以就出現(xiàn)和以上同樣的局部電阻差異的問題。此外，以往使用表氯醇橡膠的導電輥，由于表氯醇橡膠的價格較高，所以還存在成本較高的問題。
使用DBP或DOP等軟化劑時，存在軟化劑析出在輥表面污染感光體的問題。此外，使用發(fā)泡體時，由于發(fā)泡劑的不同用量很難獲得肖氏E硬度在40以下的導電輥。
揭示使用表氯醇橡膠和NBR的導電輥的日本專利公開公報平11-190928號對化學發(fā)泡劑及發(fā)泡助劑的配比量要滿足的一定關系未作任何揭示和建議。
以往的導電輥很難同時滿足低電阻、非污染性及低硬度的要求，所以希望開發(fā)出性能更好的導電輥。除了上述性能之外，還希望降低導電輥的制造成本。
發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明是鑒于以上問題完成的發(fā)明。提供了能夠制造具備低電阻、非污染性、低硬度及低成本等全部優(yōu)點的導電輥的橡膠組合物，以及使用該橡膠組合物的導電輥。
為了解決上述問題，本發(fā)明1提供了橡膠組合物，該組合物是在以EO比為50摩爾％以上80摩爾％以下的表氯醇類聚合物及/或NBR為主成分的聚合物中混入化學發(fā)泡劑及發(fā)泡助劑，成型為發(fā)泡體的橡膠組合物，對應于100重量％聚合物，將前述化學發(fā)泡劑記為a重量％、發(fā)泡助劑記為b重量％時，前述化學發(fā)泡劑及發(fā)泡助劑的配比量滿足3＜a/b＜10，且4＜a＋b＜20。
上述表氯醇類聚合物是表氯醇和氧化乙烯及烯丙基縮水甘油醚的共聚物，該聚合物本身具有導電性。通過使用該聚合物可賦予橡膠組合物以導電性，這樣就不需要分散導電劑。
上述表氯醇類聚合物的EO比(氧化乙烯對應于表氯醇類聚合物的摩爾％)在50摩爾％以上80摩爾以下，是因為如果EO比在50摩爾％以下，則表氯醇類聚合物的用量較多，成本較高，如果超過80摩爾％，則促進氧化乙烯的晶化，使其失活，破壞離子導電性，導致電阻增加。
此外，使用NBR的優(yōu)點是能夠調整電阻值。
上述化學發(fā)泡劑包括偶氮二酰胺、N，N’-二硝基五亞甲基四胺、4，4’-氧二(苯磺酰肼)等。
上述發(fā)泡助劑為尿素等。
對應于100重量％聚合物，將化學發(fā)泡劑記為a重量％、發(fā)泡助劑記為b重量％時，上述化學發(fā)泡劑及發(fā)泡助劑的配比量滿足3＜a/b＜10，且4＜a＋b＜20。
上述a和b的關系如圖1所示。圖1中，斜線部分是滿足上述條件的范圍。在該范圍內(nèi)，能夠實現(xiàn)橡膠組合物的低硬度化，在成型為輥時能夠獲得適當?shù)臄D壓寬度。
這樣，本發(fā)明使用了以EO比為50摩爾％以上80摩爾％以下的表氯醇類聚合物及/或NBR為主成分的聚合物，由于無需分散導電劑，所以不會出現(xiàn)局部電阻差異，能夠實現(xiàn)橡膠組合物的低電阻化和低成本化。此外，由于發(fā)泡劑和發(fā)泡助劑的用量在一定范圍內(nèi)，所以，不必使用會污染感光體的軟化劑，獲得具備適當?shù)陀捕鹊南鹉z組合物。
使用表氯醇類聚合物的情況下，由于在硫化反應時會產(chǎn)生氯化氫，所以會阻礙硫化反應的進行并污染感光體，因此使用氧化鎂和四氧化三鉛等受酸劑除去氯化氫，但又存在氧化鎂分散不良的問題，而由于四氧化三鉛為重金屬，所以存在使用受到限制的問題。
另外，使用水滑石作為受酸劑時，它和氯化氫中的氯離子反應生成水不溶物，由于其分散性良好，所以處于混合狀態(tài)，且加工后對物性產(chǎn)生的影響較少。
水滑石是以結構式Mg1－xAlx(OH)2(CO3)x/2·mH2O(0＜x≤0.5，m為實數(shù))表示的堿性鎂·鋁·過氧化氫·自然焦煤·水化物的含水層狀化合物。
此外，所用硫化劑為硫，所用填充劑為1～50重量％的碳酸鈣。
由于本發(fā)明的橡膠組合物具備低電阻、非污染性、低硬度及低成本等全部優(yōu)點，所以能夠被廣泛使用。尤其是充分發(fā)揮出上述良好特性，能夠作為導電性橡膠輥非常適合應用于激光打印機、靜電復印機、傳真機和ATM等。
本發(fā)明的導電輥可按照常規(guī)方法制得。即，按照規(guī)定配比將混合物裝入敞開式軋輥、班伯里混合機和捏合機等橡膠混合裝置中，在100℃的溫度下攪拌1～20分鐘后，用單軸擠壓機預成型為管狀。在160℃對該預成型品進行30分鐘的硫化處理后，在其中插入芯軸并進行表面研磨后，按照規(guī)定尺寸切割形成。
上述導電輥的硬度以肖氏E硬度表示較好的是在20以上40以下，最好在25以上35以下。在此范圍內(nèi)，擠壓寬度足夠。
上述導電輥的電阻值較好的是在1×105.0Ω以上1×109.0Ω以下。
導電輥成型為圓筒狀狀態(tài)下，其壁厚為2mm～10mm，較好的為3mm～6mm。如果壁厚在2mm以下，則不能夠獲得適當?shù)臄D壓，如果壁厚在10mm以上，則部件過大，影響小型輕量化。


圖1表示化學發(fā)泡劑a和發(fā)泡助劑b的配比量。
具體實施例方式
以下對本發(fā)明的實施方式進行說明。
本發(fā)明的導電輥是以下組合物構成的橡膠組合物成型而成的圓筒狀輥，其中空部分壓入了導電軸(軸芯)，或兩者用粘合劑粘合固定。
上述橡膠組合物是在以EO比為50摩爾％以上80摩爾％以下的表氯醇類聚合物及/或NBR為主成分的聚合物中混入化學發(fā)泡劑及發(fā)泡助劑，成型為發(fā)泡體的橡膠組合物，對應于100重量％聚合物，將前述化學發(fā)泡劑記為a重量％、發(fā)泡助劑記為b重量％時，前述化學發(fā)泡劑及發(fā)泡助劑的配比量滿足3＜a/b＜10，且4＜a＋b＜20。
所用聚合物為EO比在50摩爾％以上80摩爾％以下的表氯醇類聚合物時，使用水滑石作為受酸劑。
所用化學發(fā)泡劑和發(fā)泡助劑分別為偶氮二酰胺和尿素。
實施例按照表1所示配比制得實施例1～3及比較例1～4的組合物，對該組合物注射成型為輥狀(圓管狀)后切割，在其中裝入導電軸(軸芯)，制得導電輥。
具體來講，按照表1所示配比，將表1所示的NBR(丙烯腈-丁二烯)、表氯醇類聚合物、化學發(fā)泡劑(永和化成制ビニホ-ルAC#R)、發(fā)泡助劑(永和化成制セルペ一スト101)、水滑石(協(xié)和化學制DHT-4A-2)裝入捏合機中，于100℃混合1～20分鐘后，從橡膠混合裝置中擠出。
接著，在160℃的溫度下對預成型體進行30分鐘的硫化處理后，插入金屬制軸(Φ6)，研磨切割，制得導電性橡膠輥(外徑Φ12，長220mm)。
表1

實施例1～實施例3實施例1～實施例3都是由橡膠組合物成型而得的導電輥，橡膠組合物是在以EO比為50摩爾％以上80摩爾％以下的表氯醇類聚合物及/或NBR為主成分的聚合物中混入化學發(fā)泡劑及發(fā)泡助劑，成型為發(fā)泡體的橡膠組合物，對應于100重量％聚合物，將化學發(fā)泡劑和發(fā)泡助劑的配比量記為a重量％和b重量％時，滿足3＜a/b＜10，且4＜a＋b＜20。使用表氯醇類聚合物時(實施例2和3)，以水滑石為受酸劑。
另一方面，比較例1～比較例4是由本發(fā)明范圍以外的橡膠組合物成型而得的導電輥。即，化學發(fā)泡劑和發(fā)泡助劑的配比量未滿足3＜a/b＜10的例子(比較例1和3)，EO比未滿足50摩爾％以上條件的例子(比較例2和4)。
按照以下方法對上述實施例1～實施例3、比較例1～比較例4的導電輥的硬度、電阻值、有無感光體污染、成本等情況進行試驗及/或評估。
(硬度測定)在23℃55％的環(huán)境中，負載500g的重量，用肖氏E硬度計測定硬度。
(電阻值測定)在23℃55％的環(huán)境中，在金屬制圓筒和導電輥的軸兩端都負載500g的重量，然后，一邊在軸和金屬圓筒間施加1KV的電壓，一邊使金屬圓筒轉動，這樣就可間接地使導電輥旋轉。此時在圓周方向進行36次電阻測定，求其平均值。
(感光體的污染測定)以500g負荷將導電輥與感光體壓緊，在溫度40℃和濕度90％的室內(nèi)放置2周，目視確認感光體表面的污染情況，進行以下評估。上述感光體是內(nèi)置于復印機的感光體，以聚碳酸酯為主要原料。
表中，○表示有污染，×表示無污染。
表中，成本低于以往時用○表示，與以往一樣或更高時用×表示。
進行綜合評估時，各方面都優(yōu)于以往用○表示，與以往一樣或比以往更差時用×表示。
化學發(fā)泡劑和發(fā)泡助劑的配比量a/b小于3的比較例1的導電輥存在硬度問題，實際不能使用。使用EO比低于50摩爾％的表氯醇類聚合物及NBR的等量混合物的比較例2存在成本過高的問題。
此外，化學發(fā)泡劑和發(fā)泡助劑的配比量a/b大于10的比較例3存在硬度問題，實際不能使用。使用EO比低于50摩爾％的僅以表氯醇類聚合物為聚合物的比較例4，為了獲得適當?shù)碾娮?，必須混合作為導電劑的LiClO4，這樣成本就會提高，而且感光體被污染，實際不能使用。
僅以NBR為聚合物時，將化學發(fā)泡劑和發(fā)泡助劑的配比量分別記為a重量％和b重量％時，滿足3＜a/b＜10、且4＜a＋b＜20的實施例1的導電輥是具備低電阻值、非污染性、低硬度和低成本的高性能導電輥。此外確認，實施例2和3的導電輥也同樣是高性能導電輥。
如上所述，本發(fā)明在以EO比為50摩爾％以上80摩爾％以下的表氯醇類聚合物及/或NBR為主成分的聚合物中混入化學發(fā)泡劑及發(fā)泡助劑，成型為發(fā)泡體，且所用化學發(fā)泡劑和發(fā)泡助劑的配比量滿足一定關系，所以不僅能夠獲得具備低電阻值、非污染性及低硬度的高性能橡膠組合物，還可降低成本。上述導電輥作為本發(fā)明的橡膠組合物成型加工品的一個例子，非常適合于激光打印機、復印機、傳真機、ATM等辦公設備中電子攝影裝置的導電性部分使用的導電輥等。
權利要求
1.橡膠組合物，所述組合物是在以EO比為50摩爾％以上80摩爾％以下的表氯醇類聚合物及/或NBR為主成分的聚合物中混入化學發(fā)泡劑及發(fā)泡助劑，成型為發(fā)泡體的橡膠組合物，其特征在于，對應于100重量％聚合物，將前述化學發(fā)泡劑記為a重量％、發(fā)泡助劑記為b重量％時，前述化學發(fā)泡劑及發(fā)泡助劑的配比量滿足3＜a/b＜10，且4＜a＋b＜20。
2.如權利要求1所述的橡膠組合物，其中，聚合物含有EO比在50摩爾％以上80摩爾％以下的表氯醇類聚合物和作為受酸劑的水滑石。
3.如權利要求1所述的橡膠組合物，其中，上述表氯醇類聚合物是表氯醇和氧化乙烯及烯丙基縮水甘油醚的共聚物形成的具有導電性的聚合物。
4.如權利要求1所述的橡膠組合物，其中，上述化學發(fā)泡劑由偶氮二酰胺、N，N’-二硝基五亞甲基四胺、4，4’-氧二(苯磺酰肼)組成，上述發(fā)泡助劑由尿素組成。
5.如權利要求1所述的橡膠組合物，其中，混入了作為硫化劑的硫和作為填充劑的碳酸鈣。
6.導電輥，由權利要求1所述的橡膠組合物成型而得。
7.導電輥，由權利要求2所述的橡膠組合物成型而得。
8.如權利要求6所述的導電輥，其特征還在于，輥的肖氏E硬度在20以上40以下。
9.如權利要求6所述的導電輥，其特征還在于，電阻值在1×105.0Ω以上1×109.0Ω以下。
10.如權利要求7所述的導電輥，其特征還在于，輥的肖氏E硬度在20以上40以下。
全文摘要
本發(fā)明提供了能夠制造具備低電阻值、非污染性、低硬度及低成本等全部優(yōu)點的導電輥的橡膠組合物。在EO比為50摩爾%以上80摩爾%以下的表氯醇類聚合物及/或NBR中混入化學發(fā)泡劑及發(fā)泡助劑,發(fā)泡成型就可獲得橡膠組合物的發(fā)泡體,對應于100重量%聚合物,將前述化學發(fā)泡劑記為a重量%、發(fā)泡助劑記為b重量%時,它們的配比量滿足3<a/b<10,且4<a+b<20。
文檔編號C08L9/02GK1334286SQ01124409
公開日2002年2月6日 申請日期2001年7月19日 優(yōu)先權日2000年7月19日
發(fā)明者上坂憲市 申請人:住友橡膠工業(yè)株式會社