JP2002188051A - 電子写真装置部材用コーティング剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来よりも電気抵抗の高いコーティング層を
与え得る、電子写真装置部材用のオーバーコーティング
剤を提供する。 【解決手段】 ポリオレフィンポリオールとジイソシア
ネート及びグリコールより得られるイソシアネート末端
ポリウレタンプレポリマーを水中で鎖延長すると同時
に、水中に分散させることにより得られるウレタンエマ
ルジョンを主成分とする材料をコーティング剤に用い
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、複写機、プリンタ
ー等の電子写真装置や静電記録装置等に使用されるロー
ル、ベルト等の電子写真装置部材用オーバーコーティン
グ剤に関し、詳しくは、従来よりも電気抵抗の高いコー
ティング層を得ることができるウレタンエマルジョン系
コーティング剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記ロール、ベルト等には、通常、オー
バーコーティング剤によりコーティングが施されること
により、オーバーコーティング層（コーティング層とも
いう）が形成されている。このコーティング層の役割の
一つには、コーティング層と基材層に電気抵抗の差をつ
けることにより、トナーを吸着させるための電荷を保持
し易くする役割がある。通常、基材の電気抵抗は１０の
５乗〜１０の１２乗に設定され、コーティング層は、基
材よりも高抵抗にすることが望ましい。従来、上記オー
バーコーティング剤としては水系のウレタンエマルジョ
ン塗料が好ましく用いられており、その塗料により得ら
れるコーティング層の電気抵抗値は通常、１０の８乗〜
１０の１１乗程度である。

【０００３】また、特公昭６０−４２８０９号では、ポ
リウレタン樹脂水溶液中で、エチレン性不飽和単量体を
重合して得られた合成樹脂エマルジョンが提案されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、比較的高い電
気抵抗を有する基材を使用する場合や、基材とコーティ
ング層との電気抵抗差をより大きくしたい場合には、従
来よりも電気抵抗の大きいコーティング層が要求され
る。

【０００５】また、特公昭６０−４２８０９号の樹脂組
成物では、繊維物質の樹脂加工に優れた合成樹脂エマル
ジョンを得ることができるものの、高電気抵抗を得るこ
とができないという問題がある。

【０００６】本発明は上記した問題に鑑みてなされたも
ので、従来のオーバーコーティング剤により得られる電
気抵抗よりも、より電気抵抗の大きいコーティング層が
得られる電子写真装置部材用のオーバーコーティング剤
を提供することを課題としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明者らは鋭意検討した結果、従来、オーバーコ
ーティング剤として用いられていたウレタンエマルジョ
ン塗料のポリオール成分を従来のポリエーテルポリオー
ルから、本質的に電気抵抗の高いポリオレフィンポリオ
ールに代え、またさらに、特定のグリコールを用いて自
己乳化性ウレタンエマルジョンとすることによって、電
気抵抗がより高いウレタンエマルジョン塗料が得られる
ことを見出したものである。

【０００８】よって、本発明は、ポリオレフィンポリオ
ールとジイソシアネート及び下記（Ｉ）式で表されるグ
リコールより得られるイソシアネート末端ポリウレタン
プレポリマーを水中で鎖延長すると同時に、水中に分散
させることにより得られるウレタンエマルジョンを主成
分とすることを特徴とする電子写真装置部材用コーティ
ング剤を提供している。

【化Ｉ】

（式中、Ｒは１〜３個の炭素原子を有するアルキル基を
示す）

【０００９】上記ポリオレフィンポリオールとジイソシ
アネート及び上記（Ｉ）式で表されるグリコールより得
られるイソシアネート末端ポリウレタンプレポリマーを
塩基性化合物で中和した後、水中で鎖延長すると同時
に、水中に分散させることにより得られる自己乳化性ウ
レタンエマルジョンに、コーティング剤として必要な添
加剤を配合することで、本発明のウレタンエマルジョン
を主成分とする電子写真装置部材用コーティング剤が得
られる。

【００１０】水中で鎖延長する際には、エチレンジアミ
ン等のジアミンからなる鎖延長剤をプレポリマーのイソ
シアネート基のｍｏｌ数１００に対して、アミノ基のｍ
ｏｌ数が５０〜１００となる量を添加するのが好まし
い。

【００１１】本発明に用いられる上記ポリオレフィンポ
リオールは、水酸基価が１０ＫＯＨｍｇ／ｇ〜１００Ｋ
ＯＨｍｇ／ｇであって、ヨウ素価が１０ｇ／１００ｇよ
りも小さく、１分子内の水酸基の数は１．０個〜５個で
あるものが好ましい。上記理由としているのは、水酸基
価が１０ＫＯＨｍｇ／ｇより小さいと、耐摩耗性が悪く
なり、水酸基価が１００ＫＯＨｍｇ／ｇより大きいと、
もろくなりクラックが生じることに因る。また、ヨウ素
価が１０ｇ／１００ｇ以上であると、耐オゾン性が悪く
なることに因る。さらには、水酸基の数が１．０個より
小さいと、耐摩耗性が悪くなり、５個より大きいと、合
成時にゲル化する問題が生じることに因る。

【００１２】上記ジイソシアネートとしては、２，４―
トリレンジイソシアネート、２，６―トリレンジイソシ
アネート、４，４’―ジフェニルメタンジイソシアネー
ト、ｍ―フェニレンジイソシアネート、キシリレンジイ
ソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキ
サメチレンジイソシアネート、１，４―シクロヘキシレ
ンジイソシアネート、４，４’―ジシクロヘキシルメタ
ンジイソシアネート、３，３’―ジメチル―４，４’―
ビフェニレンジイソシアネート、３，３’―ジメトキシ
―４，４’―ビフェニレンジイソシアネート、３，３’
―ジクロロ―４，４’―ビフェニレンジイソシアネー
ト、１，５―ナフタレンジイソシアネート、１，５―テ
トラヒドロナフタレンジイソシアネート、イソホロンジ
イソシアネートなどが挙げられ、イソホロンジイソシア
ネートが好ましく用いられる。

【００１３】上記の式（Ｉ）で示されるグリコールとし
ては、２，２―ジメチロールプロピオン酸、２，２―ジ
メチロール酪酸、２，２―ジメチロール吉草酸等が挙げ
られ、２，２―ジメチロールプロピオン酸が好ましく用
いられる。

【００１４】上記の式（Ｉ）で示されるグリコールの含
有量は、上記鎖延長後のポリウレタン中のカルボキシル
基濃度が、０．３ｍｍｏｌ／ｇ以上３．０ｍｍｏｌ／ｇ
以下であるのが好ましい。この理由は、０．３ｍｍｏｌ
／ｇより小さいと、エマルジョンの安定性が悪く、一
方、３．０ｍｍｏｌ／ｇより大きいと、コーティング剤
の膜物性が悪くなるためである。

【００１５】中和に用いる塩基性化合物としては、トリ
メチルアミン、トリエチルアミン、トリ−ｎ−プロピル
アミン、トリブチルアミン、トリエタノールアミン等の
第３級アミン、及び水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム、炭酸カリウム、重炭酸ナトリウム等の塩基が挙げら
れ、トリエチルアミンが好ましく用いられる。

【００１６】上記ジアミンとしては、エチレンジアミ
ン、ジフェニルジアミン、ジアミノジフェニルメタン、
ジアミノシクロヘキシルメタン、ピペラジン、２―メチ
ルピペラジン、イソホロンジアミン等が挙げられ、エチ
レンジアミンが好ましく用いられる。

【００１７】本発明のコーティング剤に使用され得る添
加剤としては、補強剤、摩擦係数低減剤、界面活性剤、
消泡剤、顔料等が挙げられ、必要に応じて適切量を配合
することができる。

【００１８】補強剤としては、エポキシ化合物、メラミ
ン化合物、オキサゾリン化合物等が用いられるが、エポ
キシシラン化合物が好ましく用いられる。

【００１９】摩擦係数低減剤としては、フッ素系ポリマ
ーであるフッ素樹脂ディスパージョンが好ましく用いら
れる。これにより、コーティング膜表面の摩擦係数を低
減することができ、トナーのクリーニング性を向上させ
ることができる。

【００２０】界面活性剤としては、陰イオン性界面活性
剤、非イオン性界面活性剤が好ましく用いられる。また
消泡剤としては、シリコーン化合物、ポリグリコール、
疎水性シリカ、鉱物油等が使用できる。

【００２１】必要に応じて各種顔料を添加することがで
きるが、予めトナー化した顔料を用いることが好まし
い。

【００２２】本発明のコーティング剤は、通常の方法で
製造でき、例えば、ウレタンエマルジョンを攪拌しなが
ら、水、各種添加剤を配合し、所望の粘度に調整して製
造する。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を説明す
る。本発明の電子写真装置部材用コーティング剤は、ポ
リオレフィンポリオールとジイソシアネート及び上記
（Ｉ）式で表されるグリコールより得られるイソシアネ
ート末端ポリウレタンプレポリマーを塩基性化合物で中
和した後、水中で鎖延長すると同時に、水中に分散させ
ることにより得られるウレタンエマルジョンを主成分と
している。

【００２４】また、上記鎖延長後のポリウレタン中のカ
ルボキシル基濃度が、０．３ｍｍｏｌ／ｇ以上３．０ｍ
ｍｏｌ／ｇ以下であり、ウレタンエマルジョン中にフッ
素系ポリマーを配合してなるものである。これにより、
従来のオーバーコーティング剤により得られる電気抵抗
よりも、電気抵抗の大きいコーティング層を得ることが
できる。

【００２５】（実施例及び比較例）実施例および比較例
について、下記の表１に記載の配合からなる電子写真装
置部材用コーティング剤を作製した。

【００２６】（ウレタンエマルジョン１の作製）まず、
コーティング剤に用いるウレタンエマルジョン１を下記
の手順で作製した。ポリオレフィンポリオールとしては
ポリテールＨＡ（三菱化学（株）製）を使用した。これ
は水酸基価４１ＫＯＨｍｇ／ｇ〜５５ＫＯＨｍｇ／ｇ、
及び、ヨウ素価が５ｇ／１００ｇより小さく、１分子内
の水酸基の数は１．５個〜３個であるポリオレフィン系
ポリオールとした。 ジイソシアネートとしてはイソホ
ロンジイソシアネートを、上記（Ｉ）式で表されるグリ
コールとしては、ジメチロールプロピオン酸を、中和に
用いる塩基性化合物としては、トリエチルアミンを、ジ
アミンとしては、エチレンジアミンを各々使用し、以下
の様に本実施例のウレタンエマルジョン１を作製した。

【００２７】攪拌機及び冷却器を備えた５００ｃｃのフ
ラスコにポリテールＨＡ（５７．５ｇ）、ジメチロール
プロピオン酸（３３ｇ）、メチルエチルケトン（１２０
ｇ）、ジブチルスズジラウレート（０．０９ｇ）を仕込
み、窒素置換後８０℃に加温し、イソホロンジイソシア
ネート（８９．５ｇ）を滴下した。２時間反応させ、冷
却後、トリエチルアミン（２４．８８ｇ）を添加し、攪
拌した後、イオン交換水（４２５ｇ）及び１０％エチレ
ンジアミン水溶液（７９．８ｇ）中に投入し、高速攪拌
した。得られた反応液からエバポレーターで減圧下、メ
チルエチルケトンを留去し、実施例のウレタンエマルジ
ョン１（カルボキシル基濃度１．３７ｍｍｏｌ／ｇ、固
形分率３０．０％）を得た。上記の材料中、イソホロン
ジイソシアネートは住友バイエルウレタン（株）製を使
用し、その他は試薬を使用した。

【００２８】（コーティング剤の作製）実施例及び比較
例について下記の表１に記載の配合からなる材料（ウレ
タンエマルジョン、その他配合薬品）を用いて実施例及
び比較例各々のコーティング剤を下記の様に作製した。

【００２９】

【表１】

【００３０】表１中、比較例のウレタンエマルジョン２
は以下の様に作製した。

【００３１】（ウレタンエマルジョン２の作製）実施例
におけるポリテールＨＡに代えて、Ｐｏｌｙ−ＴＨＦ６
５０（ＢＡＳＦジャパン（株）製）を８８．２ｇ使用し
た。これは、ポリエーテルポリオール系ポリオールであ
り、ポリテトラエチレンエーテルグリコール（１分子内
の水酸基の数は２）を用いた。

【００３２】その他の材料は実施例と同じ物を使用し
た。すなわち、ジメチロールプロピオン酸（１２ｇ）、
イソホロンジイソシアネート（７９．８ｇ）、トリエチ
ルアミン（９．０４ｇ）、イオン交換水（３８７ｇ）、
１０％エチレンジアミン水溶液（８０．８ｇ）を使用
し、実施例と同様の手順により、比較例のポリウレタン
エマルジョン２（カルボキシル基濃度０．５０ｍｍｏｌ
／ｇ、固形分率３０．７％）を得た。メチルエチルケト
ン及びジブチルスズジラウレートについても、実施例と
同量使用した。

【００３３】表１中、各配合の数値は重量部とした。ま
た、フッ素樹脂ディスパージョンとしてはフルオンＡＤ
１（旭硝子（株）製）を、レベリング剤としては非イオ
ン系界面活性剤／アニオン界面活性剤の混合物を、消泡
剤としては、特殊シリコーン系消泡剤を、補強剤として
はエポキシシランを各々使用した。

【００３４】表１中の配合を用いて実施例、比較例の各
コーティング剤を作成した。各ウレタンエマルジョン
１、２をスリーワンモーターで攪拌しながら各配合に
て、コーティング剤を調整した。攪拌条件は、室温で３
０分とした。

【００３５】上記のように作製した実施例及び比較例の
コーティング剤について、電気抵抗の測定を下記の様に
行った。その結果を上記の表１の最下段に示す。

【００３６】（電気抵抗（体積抵抗率）の測定）１５０
ｍｍ×１５０ｍｍ×１ｍｍの型に実施例又は比較例の各
コーティング剤をキャストして、乾燥後、１７０℃で３
０分間加熱して実施例又は比較例の各々の抵抗測定用試
料を得た。電気抵抗の測定は、測定機アドバンテストＲ
８３４０を使用し、測定電圧５００Ｖにて、ＪＩＳ Ｋ
６９１１に準拠して行った。測定した電気抵抗の値の常
用対数値［ＬＯＧ（Ω・ｃｍ）］で、体積抵抗率として
表１に記載した。

【００３７】表１から分かるように、実施例のコーティ
ング剤の電気抵抗は１３．７［ＬＯＧ（Ω・ｃｍ）］で
あり、比較例のコーティング剤の電気抵抗１０．８［Ｌ
ＯＧ（Ω・ｃｍ）］よりも高く、従来よりも高い電気抵
抗が得られることが確認できた。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
によれば、従来よりも電気抵抗の高いコーティング層を
与え得るウレタンエマルジョン系コーティング剤を得る
ことができる。

【００３９】よって、本発明のコーティング剤を、複写
機、プリンター等の電子写真装置や静電記録装置等に使
用されるロール、ベルト等のオーバーコーティング剤と
して使用すると、比較的高い電気抵抗を有する基材を使
用する場合や、基材とコーティング層との電気抵抗差を
より大きくしたい場合において、非常に好ましく用いる
ことができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 籔下 俊一 兵庫県神戸市中央区脇浜町３丁目６番９号 住友ゴム工業株式会社内 Ｆターム(参考） 3J103 AA02 FA30 GA57 GA58 HA04 HA43 HA48 4J038 CD102 DG051 DG101 DG261 GA03 GA06 JA20 JB04 KA11 MA08 MA10 NA11 NA21 PB08 PB09 PC02 PC09

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリオレフィンポリオールとジイソシア
   ネート及び下記（Ｉ）式で表されるグリコールより得ら
   れるイソシアネート末端ポリウレタンプレポリマーを水
   中で鎖延長すると同時に、水中に分散させることにより
   得られるウレタンエマルジョンを主成分とすることを特
   徴とする電子写真装置部材用コーティング剤。 【化Ｉ】 （式中、Ｒは１〜３個の炭素原子を有するアルキル基を
   示す）
2. 【請求項２】 上記鎖延長後のポリウレタン中のカルボ
   キシル基濃度が、０．３ｍｍｏｌ／ｇ以上３．０ｍｍｏ
   ｌ／ｇ以下である請求項１に記載の電子写真装置部材用
   コーティング剤。
3. 【請求項３】 上記ウレタンエマルジョン中にフッ素系
   ポリマーを配合してなる請求項１又は請求項２に記載の
   電子写真装置部材用コーティング剤。