JP6924053B2 - 積層体及び導電性ローラ - Google Patents
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Description
上記構成を具えることによって、優れた柔軟性及び接着耐久性を実現できる。
<積層体>
本発明の積層体は、基層と、該基層上に形成された中間層と、該中間層上に形成された表層とを少なくとも備え、さらに、必要に応じて、その他の層を備える。
図1は、本発明の積層体の一実施形態の断面を模式的に示したものであるが、図1における本発明の積層体1は、基層2と、該基層2上に形成された中間層3と、該中間層3上に形成された表層4とを備える。
本発明の積層体を構成する基層については、図1に示すように、積層体1の最も下部に位置する層2のことであり、ウレタン樹脂を含む基層用組成物の重合体である。
これらの中でも、ポリエーテルポリオールが、樹脂の柔軟性、永久圧縮ひずみが少ない点で、好ましい。
これらの中でも、プレポリマー化トリレンジイソシアネート(プレポリマー化TDI)が、ウレタン反応活性が高く、基層ひいては積層体の弾性を向上させやすい等の点で、好ましい。
これらの中でも、ジブチル錫ジラウレートが、触媒活性が高い点で、好ましい。
これらの中でも、シリコーン系整泡剤が、発泡体の泡均一性が良好となる点で、好ましい。
本発明の積層体を構成する中間層については、図1に示すように、前記基層2上に形成された層3のことであり、分子中に(メタ)アクリロイル基を有するエネルギー線硬化樹脂(以下、単に「エネルギー線硬化樹脂」ということがある。)、及び、反応性官能基としてイソシアネート基のみを有する非紫外線硬化樹脂(以下、単に「非紫外線硬化樹脂」ということがある。)を含む、中間層用組成物の重合体である。
なお、明細書中に記載の、「(メタ)アクリロイル基」とは、アクリロイル基及び/又はメタアクリロイル基を意味し、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート又はメタクリレートを意味している。
そしてさらに、上述した基層と中間層との反応及び表層と中間層との反応は、紫外線や電子線等のエネルギー線による重合反応と、紫外線以外のエネルギーによる重合反応とがあり、それぞれ別個に行われるため、中間層用組成物中の各成分が、基層用組成物及び表層用組成物中の結合すべき成分と反応することができ、三層まとめて重合反応させる場合に比べて、基層と表層との間の接着力により優れる。さらに、前記中間層の内部では、前記非紫外線硬化樹脂のイソシアネート化合物によって凹凸が形成されるため、中間層のエネルギー線硬化樹脂と非紫外線硬化樹脂のイソシアネート化合物とがアンカー効果により密着性が増す結果、従来技術に比べて基層と中間層とのさらなる接着性の向上が望める。
前記エネルギー線硬化樹脂は、分子中に(メタ)アクリロイル基を有するものである。上述したように、表層用組成物に含まれる樹脂中の(メタ)アクリロイル基とアクリル結合を形成する結果、表層との間で優れた接着性を実現できる。
なお、前記エネルギー線硬化樹脂は、分子中に(メタ)アクリロイル基を有すること以外は特に限定はされず、目的に応じて、他の官能基を含むことができる。例えば、分子中に2つの(メタ)アクリロイル基を有する化合物、分子中にウレタン骨格を有するウレタン(メタ)アクリレート、分子中にエポキシ樹脂骨格を有する(メタ)アクリレート、分子中にポリエステル骨格を有する(メタ)アクリレート、分子中にアミノ基を有する(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらのエネルギー線硬化樹脂の中でも、分子中に2つの(メタ)アクリロイル基を有する化合物を用いると、中間層において3次元的に結合が形成されるため中間層ひいては積層体の弾性がより向上し、更に表層及び基層への中間層の接着力がより向上する点で有利である。また、前記エネルギー線硬化樹脂は、分子中にウレタン骨格を有することが好ましい。ウレタン(メタ)アクリレート等のウレタン骨格を有するものを用いることで、得られる中間層の弾性がより向上する点で有利である。
これらの中でも、ポリエーテルポリオールと、イソホロンジイソシアネート(IPDI)を重合して得られるエーテル系ウレタンアクリレートが、柔軟性、永久圧縮ひずみが小さい点で好ましく、特に、分子量が10,000〜50,000のエーテル系ウレタンアクリレートは、粘度が低く、中間層の弾性を向上させ易い点で好ましい。
なお、同じ組成を一部有するとは、それぞれのエネルギー線硬化樹脂が同じ構造を有するような場合であり、例えば、ウレタン(メタ)アクリレートの主骨格が共にエーテルとなるような場合である。
なお、非紫外線硬化樹脂は、反応性官能基としてイソシアネート基のみを有するイソシアネート化合物であること以外は特に限定はされない。例えば、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トリレンジイソシアネート(TDI)、プレポリマー化トリレンジイソシアネート(プレポリマー化TDI)、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MDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート、水素添加トリ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(HDI);これらのイソシアヌレート変性物、カルボジイミド変性物、グリコール変性物等;などが挙げられる。また、上記のようなイソシアネートと、前記基層用組成物の説明(具体的には、[0023])の中で挙げたような各種ポリオールとの反応物であり、イソシアネートのモル比が前記ポリオールのモル比よりも大きく、末端官能基がイソシアネートである化合物でもよい。また、これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
本発明の積層体を構成する表層については、図1に示すように、前記中間層3上に形成された層4のことであり、分子中に(メタ)アクリロイル基を有するエネルギー線硬化樹脂(以下、単に「エネルギー線硬化樹脂」ということがある。)を含む表層用組成物の重合体である。
本発明の積層体は、基層と、該基層上に形成された中間層と、該中間層上に形成された表層と、必要に応じて、その他の層を備えることができる。
前記その他の層としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、基層と金属との接着層、などが挙げられる。前記金属としては、例えば、導電性ローラの金属シャフトなどが挙げられる。
本発明の積層体を製造する方法については、特に限定はされず、本発明の積層体の構成に応じて公知の方法を適宜組み合わせることによって、製造することができる。
例えば、基層形成工程と、該基層形成工程の後に行う中間層形成工程と、該中間層形成工程の後に行う表層形成工程とを含む製造方法が挙げられ、必要に応じて、その他の工程を含むことができる。
前記基層の組成については、上述した通りである。
また、具体的な基層の形成方法としては、基層用組成物を重合し、硬化させて形成できれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、紫外線、赤外線、可視光、電子線等のエネルギー線の照射や、加熱処理などを適宜組み合わせることができる。
なお、前記基層用組成物を塗布する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、注型法、押し出し法、スプレー法、ロールコーター法、ディッピング法、ダイコート法、などが挙げられる。形状を形成するために研磨工程があっても良い。また、メカニカルフロス法や化学発泡等による発泡構成でも構わない。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記中間層の形成方法としては、塗布した中間層用組成物中の前記非紫外線硬化樹脂を硬化させることができる方法であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、湿気による硬化、電子線照射による硬化等が挙げられる。これらの方法は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ただし、中間層用組成物に紫外線や電子線等のエネルギー線を照射すると、中間層用組成物におけるエネルギー線硬化樹脂が硬化するため、上記エネルギー線以外の方法を用いる必要がある。
なお、前記表層の構成については、前述した通りである。
本発明の導電性ローラは、上述した本発明の積層体を備えることを特徴とする。
本発明の積層体を備えることによって、柔軟性及び接着耐久性に優れた導電性ローラを実現できる。
これらの中でも、現像ローラが特に、層間の大きな接着力及び大きな弾性が必要とされるため、本発明の現像部材は、現像ローラであることが特に好ましい。
以下に示す方法で、基層、中間層及び表層からなる積層体を作製した。
(1)基層の形成
(メタ)アクリレートとしてのライトエステルHO−A(2−ヒドロキシエチルアクリレート、協栄社化学株式会社製)6質量部と、ポリオールとしてのサンニックスFA−951(三洋化成工業株式会社製)22質量部と、ポリオールとしてのクラレポリオールF−510(株式会社クラレ製)55質量部と、ポリオールとしてのクラレポリオールF−1010(株式会社クラレ製)22質量部と、ウレタン結合触媒としてのネオスタンU−100(日東化成株式会社製)0.11質量部と、整泡剤としてのSF−2937F(東レ・ダウコーニング株式会社製)0.04質量部と、を配合して、ポリオール混合物を得た。
イソシアネートとしての上記で調製したプレポリマー化TDI(イソシアネート基%=7%)100質量部と、カーボンブラックとしてのデンカブラック(電気化学工業株式会社製)0.2質量部とを配合して、イソシアネート混合物を得た。
メカニカルフロス注入タンク中に、ポリオール混合物をセットし、その後イソシアネート混合物を注入した。ここで、イソシアネート混合物は、イソシアネートINDEX(NCOモル数/OHモル数)が1.1となるように注入して、基層用組成物を調製した。
その後、調整した基層用組成物を、Φ16のモールドに流し込み、オーブンを用いて120℃で30分間加熱し、硬化した基層をモールドから取り出し、基層を形成した。
実施例1〜20、並びに、比較例1〜4及び6〜8については、表1に示すエネルギー線硬化樹脂及び非紫外線硬化樹脂(表1では、「湿気硬化樹脂」と記載している。)を、表1に示す所定量と、エネルギー線硬化樹脂100重量部に対してIRGACURE907(BASFジャパン株式会社製)1質量部を配合した組成物を、中間層用組成物として調製した。
その後、調製した中間層用組成物を、前記基層上に厚さ0.5〜10μmとなるように塗布し、常温にて2h以上放置して、塗膜を硬化させることによって中間層を形成した。
なお、比較例5については、中間層を形成しなかった。
表1に示すエネルギー線硬化樹脂を、表1に示す所定量と、IRGACURE907(BASFジャパン株式会社製)1質量部とを配合した組成物を、表層用組成物として調製した。
調製した表層用組成物を、前記中間層上に厚さ0.5〜10μmとなるように塗布した。その後、UVランプ(FusionUV社製)のHバルブでUVを照射し、塗膜を硬化させて、表層を形成した。
作製した実施例及び比較例の積層体の各サンプルについて、以下の評価を行った。評価結果を表1に示す。
(1)接着性試験
実施例及び比較例の各サンプルについて、図3に示すように、先端治具(先端角度:70°、曲率半径:0.5mm)を1Nの力でサンプルに押し当てた状態で、サンプルを往復運動させた。そして、各サンプル表面に積層体の剥離が生じるまでの、片道回数を計測した。なお、当該試験は、積層体の表層側に先端治具を押し当てた場合と、その裏面の基層側に先端治具を押し当てた場合との2回行った。基層と中間層の接着性、及び、表層と中間層の接着性、のそれぞれを評価するためである。
接着性の評価については、以下の基準に従って行った。
○ :片道回数が100回を超えても剥離は生じない。
○△:片道回数が30回までは剥離が生じないが、100回を超えると剥離が生じる。
△ :片道回数が10回までは剥離が生じないが、30回を超えると剥離が生じる。
× :片道回数が10回までに剥離が生じる。
*2:イソホロンジイソシアネート骨格を有する湿気硬化樹脂(亜細亜工業株式会社製 「OCM−50」)
*3:ジフェニルメタンジイソシアネート骨格を有する湿気硬化樹脂(住化コベストロウレタン株式会社製 「デスモジュールRE」)
*4:ウレタンアクリレート樹脂(亜細亜工業株式会社製 「PX31−96」)
*5:ウレタンアクリレート樹脂(亜細亜工業株式会社製 「PX31−76」)
*6:ウレタンアクリレート樹脂(亜細亜工業株式会社製 「PX31−76」)
*7:BASFジャパン株式会社製 「IRGACURE907」
*8:「(1)基層の形成」の中に記載した基層用組成物
2 基層
3 中間層
4 表層
5 現像ローラ(導電性ローラ)
6 シャフト
Claims (9)
- 基層と、該基層上に形成された中間層と、該中間層上に形成された表層と、を少なくとも備える積層体であって、
前記基層は、ウレタン樹脂を含む基層用組成物の重合体であり、
前記中間層は、分子中に(メタ)アクリロイル基を有するエネルギー線硬化樹脂、及び、反応性官能基としてイソシアネート基のみを有する非紫外線硬化樹脂を含む、中間層用組成物の重合体であり、
前記表層は、樹脂成分が分子中に(メタ)アクリロイル基を有する紫外線硬化性樹脂からなる表層用組成物の重合体であることを特徴とする、積層体。 - 前記中間層用組成物における前記非紫外線硬化樹脂が、湿気硬化樹脂であることを特徴とする、請求項1に記載の積層体。
- 前記湿気硬化樹脂が、分子中に芳香族を有することを特徴とする、請求項2に記載の積層体。
- 前記中間層用組成物における前記エネルギー線硬化樹脂の含有量が、前記非紫外線硬化樹脂100質量部に対して1〜200質量部であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の積層体。
- 前記中間層用組成物中のエネルギー線硬化樹脂が、前記表層用組成物中のエネルギー線硬化樹脂と同じものであるか、又は、同じ組成を一部に有することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の積層体。
- 前記中間層用組成物における前記エネルギー線硬化樹脂が、分子中にウレタン骨格を有し、前記表層用組成物における前記(メタ)アクリロイル基を有するエネルギー線硬化樹脂が、ウレタン(メタ)アクリレートであることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の積層体。
- 前記基層用組成物のウレタン樹脂が、ウレタンフォームであることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の積層体。
- 前記基層用組成物のウレタン樹脂が、水酸基を有することを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の積層体。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の積層体を備えることを特徴とする、導電性ローラ。
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