JP7604324B2 - Siloxane composition, electrophotographic member, method for manufacturing electrophotographic member, process cartridge and electrophotographic image forming apparatus - Google Patents
Siloxane composition, electrophotographic member, method for manufacturing electrophotographic member, process cartridge and electrophotographic image forming apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP7604324B2 JP7604324B2 JP2021090060A JP2021090060A JP7604324B2 JP 7604324 B2 JP7604324 B2 JP 7604324B2 JP 2021090060 A JP2021090060 A JP 2021090060A JP 2021090060 A JP2021090060 A JP 2021090060A JP 7604324 B2 JP7604324 B2 JP 7604324B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon black
- less
- electrophotographic
- mass
- siloxane composition
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims description 124
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 77
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 35
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 11
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 96
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 32
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 31
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 23
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 17
- 125000003342 alkenyl group Chemical group 0.000 claims description 16
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 229920006136 organohydrogenpolysiloxane Polymers 0.000 claims description 8
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims description 6
- 235000019241 carbon black Nutrition 0.000 description 83
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 52
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 28
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 27
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 17
- -1 isobutenyl Chemical group 0.000 description 15
- 108091008695 photoreceptors Proteins 0.000 description 15
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 15
- 125000005389 trialkylsiloxy group Chemical group 0.000 description 15
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 13
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 13
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 13
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 13
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 11
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 11
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 10
- 241000872198 Serjania polyphylla Species 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 9
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 9
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 8
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 8
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 7
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 7
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 5
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 5
- 238000005227 gel permeation chromatography Methods 0.000 description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 5
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 4
- 239000004944 Liquid Silicone Rubber Substances 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 238000013006 addition curing Methods 0.000 description 3
- 239000002585 base Substances 0.000 description 3
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 3
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 3
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 3
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 3
- 229920001843 polymethylhydrosiloxane Polymers 0.000 description 3
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 description 3
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 description 3
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 3
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 3
- 229920005749 polyurethane resin Polymers 0.000 description 3
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 3
- 125000003903 2-propenyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])=C([H])[H] 0.000 description 2
- UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 4,4'-Diphenylmethane Diisocyanate Chemical compound C1=CC(N=C=O)=CC=C1CC1=CC=C(N=C=O)C=C1 UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 2
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N Dimethylamine Chemical compound CNC ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006057 Non-nutritive feed additive Substances 0.000 description 2
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000003712 anti-aging effect Effects 0.000 description 2
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 2
- 125000004369 butenyl group Chemical group C(=CCC)* 0.000 description 2
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 125000006038 hexenyl group Chemical group 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 2
- 238000006459 hydrosilylation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 125000000555 isopropenyl group Chemical group [H]\C([H])=C(\*)C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 2
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 2
- 125000002255 pentenyl group Chemical group C(=CCCC)* 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920006122 polyamide resin Polymers 0.000 description 2
- 229920005668 polycarbonate resin Polymers 0.000 description 2
- 239000004431 polycarbonate resin Substances 0.000 description 2
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 2
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 125000004368 propenyl group Chemical group C(=CC)* 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- ZPFAVCIQZKRBGF-UHFFFAOYSA-N 1,3,2-dioxathiolane 2,2-dioxide Chemical compound O=S1(=O)OCCO1 ZPFAVCIQZKRBGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHQOKFZWSDOTQP-UHFFFAOYSA-N 2,3-dihydroxypropyl 4-aminobenzoate Chemical compound NC1=CC=C(C(=O)OCC(O)CO)C=C1 WHQOKFZWSDOTQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GZVHEAJQGPRDLQ-UHFFFAOYSA-N 6-phenyl-1,3,5-triazine-2,4-diamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(C=2C=CC=CC=2)=N1 GZVHEAJQGPRDLQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000737 Duralumin Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004606 Fillers/Extenders Substances 0.000 description 1
- 229910000915 Free machining steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 description 1
- 239000006237 Intermediate SAF Substances 0.000 description 1
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006750 UV protection Effects 0.000 description 1
- 229920001807 Urea-formaldehyde Polymers 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 1
- 239000003377 acid catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 229920000180 alkyd Polymers 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 1
- 239000012461 cellulose resin Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 description 1
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005421 electrostatic potential Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000011067 equilibration Methods 0.000 description 1
- BITPLIXHRASDQB-UHFFFAOYSA-N ethenyl-[ethenyl(dimethyl)silyl]oxy-dimethylsilane Chemical compound C=C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C=C BITPLIXHRASDQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UQEAIHBTYFGYIE-UHFFFAOYSA-N hexamethyldisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C UQEAIHBTYFGYIE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 229910001410 inorganic ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 1
- IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N isocyanate group Chemical group [N-]=C=O IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910001486 lithium perchlorate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 description 1
- UPHWVVKYDQHTCF-UHFFFAOYSA-N octadecylazanium;acetate Chemical compound CC(O)=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCCN UPHWVVKYDQHTCF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 125000005375 organosiloxane group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920006380 polyphenylene oxide Polymers 0.000 description 1
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 239000012744 reinforcing agent Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000011342 resin composition Substances 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- BAZAXWOYCMUHIX-UHFFFAOYSA-M sodium perchlorate Chemical compound [Na+].[O-]Cl(=O)(=O)=O BAZAXWOYCMUHIX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910001488 sodium perchlorate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000005061 synthetic rubber Substances 0.000 description 1
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 1
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
- 125000000026 trimethylsilyl group Chemical group [H]C([H])([H])[Si]([*])(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Dry Development In Electrophotography (AREA)
- Electrophotography Configuration And Component (AREA)
- Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
Description
本開示は、シロキサン組成物、電子写真用部材、電子写真用部材の製造方法、プロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置に関する。 This disclosure relates to a siloxane composition, an electrophotographic member, a method for manufacturing an electrophotographic member, a process cartridge, and an electrophotographic image forming apparatus.
シリコーンゴムは、天然ゴムや他の合成ゴムと比較して広い温度範囲で安定したゴム弾性を有し、温度による物性の変化が小さい。また、シリコーンゴムは、耐熱性、耐寒性、耐候性及び耐紫外線性にも優れることから、電気・電子産業や建築・土木、自動車、一般家庭用製品等の分野において幅広く応用されている。特に、ヒドロシリル化により硬化させる付加硬化型液状シリコーンゴムは、短時間で硬化が可能で、硬化収縮が小さいため、高い寸法精度が要求される電子写真分野の各種部材に利用されている。このため、電子写真用部材として、シリコーンゴムを用いた弾性層と、該弾性層外周に、耐久性を付与するために耐摩耗性の高い表面層とを有する電子写真用部材が好ましく用いられる。 Compared to natural rubber and other synthetic rubbers, silicone rubber has stable rubber elasticity over a wide temperature range, and its physical properties change little with temperature. In addition, silicone rubber has excellent heat resistance, cold resistance, weather resistance, and UV resistance, so it is widely used in fields such as the electrical and electronic industries, construction and civil engineering, automobiles, and general household products. In particular, addition-curing liquid silicone rubber, which is cured by hydrosilylation, can be cured in a short time and has little cure shrinkage, so it is used in various components in the electrophotographic field, which requires high dimensional accuracy. For this reason, electrophotographic components that have an elastic layer using silicone rubber and a highly abrasion-resistant surface layer around the outer periphery of the elastic layer to impart durability are preferably used.
電子写真用部材として導電性が必要とされる場合には、シリコーンゴム弾性層を、導電剤を添加した導電性シリコーンゴムで形成する場合がある。このような構成を有する電子写真用部材として、特許文献1には、DBP吸収量の異なる2種のカーボンブラックを含有させたシリコーンゴム弾性層を具備する現像ローラが開示されている。そして、このような現像ローラにおいては、比表面積の低いカーボンブラックが弾性層の表面近傍に分布することで弾性層の表面における導電経路が設けられること、また、比表面積の高いカーボンブラックが弾性層の表面から導電性の軸芯体に至るまでの導電経路の形成に寄与すること、その結果として、当該現像ローラのチャージアップが抑制できることが開示されている。
When electrophotographic components require electrical conductivity, the silicone rubber elastic layer may be formed from conductive silicone rubber to which a conductive agent has been added. As an electrophotographic component having such a configuration,
しかしながら、特許文献1に係る現像ローラは、温度40℃、相対湿度95%の如き高温高湿環境下において、トナー規制ブレードの如き当接部材を現像ローラの表面の特定の位置に長期に亘って当接させた場合、その当接部分に、容易に回復しない塑性変形(以降、「Cセット」ともいう)が生じることがあった。Cセットが生じた部分は、他の部分とトナーの搬送性が異なる。そのため、かかる現像ローラを用いて電子写真画像を形成したときに、電子写真画像にCセットに由来する濃度ムラが生じることがあった。
However, when a contact member such as a toner regulating blade is brought into contact with a specific position on the surface of the developing roller in the developing roller of
本開示の一態様は、長期の当接によってもCセットが生じにくい導電性の弾性層を与えるシロキサン組成物の提供に向けたものである。また、本開示の他の態様は、長期の当接によってもCセットを生じにくい導電性弾性層を備えた電子写真用部材の提供に向けたものである。さらに、本開示の他の態様は、高品位な電子写真画像の安定的な形成に資するプロセスカートリッジの提供に向けたものである。本開示の更に他の態様は、高品位な電子写真画像を安定して形成することができる電子写真画像形成装置の提供に向けたものである。 One aspect of the present disclosure is directed to providing a siloxane composition that provides a conductive elastic layer that is resistant to C-set even when in contact for a long period of time. Another aspect of the present disclosure is directed to providing an electrophotographic member that includes a conductive elastic layer that is resistant to C-set even when in contact for a long period of time. Still another aspect of the present disclosure is directed to providing a process cartridge that contributes to the stable formation of high-quality electrophotographic images. Yet another aspect of the present disclosure is directed to providing an electrophotographic image forming apparatus that can stably form high-quality electrophotographic images.
本開示の一態様によれば、下記成分(A)~(D)を含むシロキサン組成物であって:
(A)下記(A-1)成分及び(A-2)成分からなるオルガノポリシロキサン、
(A-1)下記平均組成式(1)で表されるオルガノポリシロキサン
According to one aspect of the present disclosure, there is provided a siloxane composition comprising the following components (A)-(D):
(A) an organopolysiloxane consisting of the following components (A-1) and (A-2):
(A-1) Organopolysiloxane represented by the following average composition formula (1):
(平均組成式(1)中、R1はそれぞれ独立に炭素数1~10のアルキル基を示し、R2はそれぞれ独立に炭素数2~8のアルケニル基を示し、mは1000以上2000以下の数である。) (In the average composition formula (1), R1 each independently represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, R2 each independently represents an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, and m is a number of 1,000 or more and 2,000 or less.)
(A-2)下記平均組成式(2)で表されるオルガノポリシロキサン (A-2) Organopolysiloxane represented by the following average composition formula (2)
(平均組成式(2)中、R3はそれぞれ独立に炭素数1~10のアルキル基を示し、R4は繰り返し単位ごとに独立に炭素数2~8のアルケニル基を示し、оは10以上45以下の数であり、n+оは300以上500以下の数である。)
(B)比表面積が60m2/g以上100m2/g以下である第1のカーボンブラック、
(C)比表面積が12m2/g以上30m2/g以下である第2のカーボンブラック、
(D)下記平均組成式(3)で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン
(In the average composition formula (2), R3 each independently represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, R4 independently represents an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms for each repeating unit, o is a number from 10 to 45, and n+o is a number from 300 to 500.)
(B) a first carbon black having a specific surface area of 60 m 2 /g or more and 100 m 2 /g or less;
(C) a second carbon black having a specific surface area of 12 m 2 /g or more and 30 m 2 /g or less;
(D) Organohydrogenpolysiloxane represented by the following average composition formula (3):
(平均組成式(3)中、R5はそれぞれ独立に炭素数1~10のアルキル基を示し、pは3以上20以下の数であり、qは4以上20以下の数である。)、
該(A)成分における該(A-2)成分の比率が0.1質量%以上5.0質量%以下であり、該第1のカーボンブラックの含有量C1に対する該第2のカーボンブラックの含有量C2の比率(C2/C1)が2.0以上25.0以下であり、該シロキサン組成物に対する該第1のカーボンブラック及び該第2のカーボンブラックの総量が10質量%以上30質量%以下であるシロキサン組成物が提供される。
(In the average composition formula (3), R5 each independently represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, p is a number of 3 or more and 20 or less, and q is a number of 4 or more and 20 or less.)
The ratio of the component (A-2) in the component (A) is 0.1% by mass or more and 5.0% by mass or less, the ratio (C2/C1) of the content C2 of the second carbon black to the content C1 of the first carbon black is 2.0 or more and 25.0 or less, and the total amount of the first carbon black and the second carbon black relative to the siloxane composition is 10% by mass or more and 30% by mass or less.
また、本開示の他の態様によれば、基体と該基体上の弾性層とを有する電子写真用部材であって、該弾性層が、上記のシロキサン組成物の硬化物である電子写真用部材が提供される。
また、本開示の他の態様によれば、基体と該基体上の弾性層とを有する電子写真用部材の製造方法であって、上記のシロキサン組成物の層を硬化させて該弾性層を形成する工程を有する電子写真用部材の製造方法が提供される。
According to another aspect of the present disclosure, there is provided an electrophotographic member having a substrate and an elastic layer on the substrate, the elastic layer being a cured product of the above-mentioned siloxane composition.
According to another aspect of the present disclosure, there is provided a method for producing an electrophotographic member having a substrate and an elastic layer on the substrate, the method comprising the step of curing a layer of the above-described siloxane composition to form the elastic layer.
また、本開示の他の態様によれば、上記の電子写真用部材を具備し、電子写真画像形成装置の本体に着脱可能に構成されているプロセスカートリッジが提供される。
また、本開示の更に他の態様によれば、静電潜像を担持するための像担持体と、該像担持体を一次帯電するための帯電装置と、一次帯電された該像担持体に静電潜像を形成するための露光装置と、該静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成するための現像装置と、該トナー像を転写材に転写するための転写装置と、を有する電子写真画像形成装置であって、該現像装置が、上記の電子写真用部材を有する電子写真画像形成装置が提供される。
According to another aspect of the present disclosure, there is provided a process cartridge including the electrophotographic member described above and configured to be detachably mountable to a main body of an electrophotographic image forming apparatus.
According to yet another aspect of the present disclosure, there is provided an electrophotographic image forming apparatus having an image carrier for carrying an electrostatic latent image, a charging device for primarily charging the image carrier, an exposure device for forming an electrostatic latent image on the primarily charged image carrier, a developing device for developing the electrostatic latent image with toner to form a toner image, and a transfer device for transferring the toner image to a transfer material, wherein the developing device has the above-mentioned electrophotographic member.
本開示の一態様によれば、長期の当接によってもCセットが生じにくい導電性の弾性層を与えるシロキサン組成物を得ることができる。また、本開示の他の態様によれば、長期の当接によってもCセットを生じにくい導電性弾性層を備えた電子写真用部材を得ることができる。さらに、本開示の他の態様によれば、高品位な電子写真画像の安定的な形成に資するプロセスカートリッジを得ることができる。本開示の更に他の態様によれば、高品位な電子写真画像を安定して形成することができる電子写真画像形成装置を得ることができる。 According to one aspect of the present disclosure, a siloxane composition can be obtained that provides a conductive elastic layer that is less likely to cause C set even with long-term contact. According to another aspect of the present disclosure, an electrophotographic member can be obtained that includes a conductive elastic layer that is less likely to cause C set even with long-term contact. Furthermore, according to another aspect of the present disclosure, a process cartridge that contributes to the stable formation of high-quality electrophotographic images can be obtained. According to yet another aspect of the present disclosure, an electrophotographic image forming apparatus that can stably form high-quality electrophotographic images can be obtained.
本発明者らの検討によれば、特許文献1に係る現像ローラにCセットが生じる原因が、特許文献1に係る現像ローラの弾性層中に含まれている、比表面積の低いカーボンブラックによるものと推定した。すなわち、特許文献1にも記載されている通り、DBP吸収量が20ml/100g~50ml/100gであるような比表面積の低いカーボンブラックは、液状シリコーンゴムとの親和性が低く、弾性層中においてはその表面側に偏在し易い。また、当該カーボンブラックは、液状シリコーンゴムとの親和性が低いため、弾性層中においても、周囲のシリコーンゴムが、当該カーボンブラックのアグリゲートの空隙に入り込めず、微小な空隙が存在していると考えられる。このような弾性層に他部材が当接することで押圧力が加わった場合、当該間隙にシリコーンゴムが押し込まれた状態となる。この状態は、押圧力が除去された後も維持される結果、当接部にCセットが生じるものと考えられる。
According to the study by the present inventors, it was estimated that the cause of the C-set in the developing roller according to
本発明者らは、弾性層に優れた導電性をもたらす比表面積の異なる2種のカーボンブラックを使用するうえでは、Cセットの原因と考えられる、弾性層中における比表面積が低いカーボンブラックのアグリゲートとシリコーンゴムとの間隙をなくすための技術開発が必要であることを認識した。そこで、比表面積の低いカーボンブラックのアグリゲートとシリコーンゴムとの間の間隙の発生を阻止すべく検討を重ねた結果、下記の硬化性の液状シロキサン組成物がその目的をよく達成し得ることを見出した。 The present inventors recognized that when using two types of carbon black with different specific surface areas that provide excellent electrical conductivity to the elastic layer, it was necessary to develop technology to eliminate gaps between the silicone rubber and the aggregates of carbon black with low specific surface area in the elastic layer, which is thought to be the cause of C-set. As a result of extensive research into preventing the formation of gaps between the silicone rubber and the aggregates of carbon black with low specific surface area, the inventors discovered that the following curable liquid siloxane composition can achieve this purpose well.
すなわち、下記成分(A)~(D)を含むシロキサン組成物であって:
(A)下記(A-1)成分及び(A-2)成分からなるオルガノポリシロキサン、
(A-1)下記平均組成式(1)で表されるオルガノポリシロキサン
That is, a siloxane composition comprising the following components (A) to (D):
(A) an organopolysiloxane consisting of the following components (A-1) and (A-2):
(A-1) Organopolysiloxane represented by the following average composition formula (1):
(平均組成式(1)中、R1はそれぞれ独立に炭素数1~10のアルキル基を示し、R2はそれぞれ独立に炭素数2~8のアルケニル基を示し、mは1000以上2000以下の数である。)
(A-2)下記平均組成式(2)で表されるオルガノポリシロキサン
(In the average composition formula (1), R1 each independently represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, R2 each independently represents an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, and m is a number of 1,000 or more and 2,000 or less.)
(A-2) Organopolysiloxane represented by the following average composition formula (2):
(平均組成式(2)中、R3はそれぞれ独立に炭素数1~10のアルキル基を示し、R4は繰り返し単位ごとに独立に炭素数2~8のアルケニル基を示し、оは10以上45以下の数であり、n+оは300以上500以下の数である。)
(B)比表面積が60m2/g以上100m2/g以下である第1のカーボンブラック、
(C)比表面積が12m2/g以上30m2/g以下である第2のカーボンブラック、
(D)下記平均組成式(3)で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン
(In the average composition formula (2), R3 each independently represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, R4 independently represents an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms for each repeating unit, o is a number from 10 to 45, and n+o is a number from 300 to 500.)
(B) a first carbon black having a specific surface area of 60 m 2 /g or more and 100 m 2 /g or less;
(C) a second carbon black having a specific surface area of 12 m 2 /g or more and 30 m 2 /g or less;
(D) Organohydrogenpolysiloxane represented by the following average composition formula (3):
(平均組成式(3)中、R5はそれぞれ独立に炭素数1~10のアルキル基を示し、pは3以上20以下の数であり、qは4以上20以下の数である。)、
該(A)成分における該(A-2)成分の比率が0.1質量%以上5.0質量%以下であり、
該第1のカーボンブラックの含有量C1に対する該第2のカーボンブラックの含有量C2の比率(C2/C1)が2.0以上25.0以下であり、
該シロキサン組成物に対する該第1のカーボンブラック及び該第2のカーボンブラックの総量が10質量%以上30質量%以下であるシロキサン組成物。
(In the average composition formula (3), R5 each independently represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, p is a number of 3 or more and 20 or less, and q is a number of 4 or more and 20 or less.)
The ratio of the component (A-2) in the component (A) is 0.1% by mass or more and 5.0% by mass or less,
a ratio (C2/C1) of the content C2 of the second carbon black to the content C1 of the first carbon black is 2.0 or more and 25.0 or less;
the total amount of the first carbon black and the second carbon black relative to the siloxane composition is 10% by mass or more and 30% by mass or less.
上記のシロキサン組成物の硬化物において、シリコーンゴムと比表面積の低いカーボンブラックのアグリゲートとの間隙の発生を抑制でき、その結果として、当該硬化物にCセットが生じにくくなる理由を、本発明者らは以下のように推測している。 The inventors speculate that the reason why the formation of gaps between the silicone rubber and the aggregates of carbon black, which has a low specific surface area, can be suppressed in the cured product of the above-mentioned siloxane composition, and as a result, the cured product is less likely to form C-set, is as follows.
上記した本開示の一態様に係るシロキサン組成物は、平均組成式(2)で示される成分(A-2)を一定量含む。当該成分は、側鎖部分(R4)にアルケニル基を有し、両末端にトリアルキルシロキシ基(-OSi(R3)3)を有するオルガノポリシロキサンである。かかるオルガノポリシロキサンを含むシロキサン組成物を硬化させた場合、成分(A-2)のアルケニル基は、架橋剤である成分(D)のヒドロシリル基(SiH)とヒドロシリル化反応を生じて重合体の架橋点を形成する。また、平均組成式(2)において、n+оは、300以上500以下であり、当該シロキサン組成物の硬化物中では、当該アルケニル基に起因する架橋点と両末端のトリアルキルシロキシ基とは比較的近接している。そのため、架橋点の近傍にトリアルキルシロキシ基を高い密度で存在させ得ると考えられる。また、トリアルキルシロキシ基は疎水性が高いため、カーボンブラック表面付近との間で疎水性相互作用が生じ易い。すなわち、当該硬化物中のシリコーン樹脂においては、成分(A-2)のアルケニル基に由来する架橋点近傍に、カーボンブラックとの親和性の高いトリアルキルシロキシ基が高密度に存在していると考えられる。その結果、当該シリコーン樹脂とカーボンブラックとの間の親和性が高まり、カーボンブラックのアグリゲートの空隙が、周囲のシリコーンゴムによって埋められやすくなっていると考えられる。このことにより、本開示の一態様に係るシロキサン組成物の硬化物においてはCセットの発生が有効に抑制されるものと考えられるのである。 The siloxane composition according to one embodiment of the present disclosure described above contains a certain amount of component (A-2) represented by average composition formula (2). This component is an organopolysiloxane having an alkenyl group in the side chain portion (R 4 ) and a trialkylsiloxy group (—OSi(R 3 ) 3 ) at both ends. When a siloxane composition containing such an organopolysiloxane is cured, the alkenyl group of component (A-2) undergoes a hydrosilylation reaction with the hydrosilyl group (SiH) of component (D) which is a crosslinking agent to form a crosslinking point of the polymer. In addition, in the average composition formula (2), n+o is 300 or more and 500 or less, and in the cured product of the siloxane composition, the crosslinking points caused by the alkenyl group and the trialkylsiloxy groups at both ends are relatively close to each other. Therefore, it is considered that the trialkylsiloxy groups can be present at a high density in the vicinity of the crosslinking points. In addition, since trialkylsiloxy groups are highly hydrophobic, hydrophobic interactions tend to occur with the vicinity of the carbon black surface. That is, it is believed that in the silicone resin in the cured product, trialkylsiloxy groups with high affinity for carbon black are present at high density in the vicinity of the crosslinking points derived from the alkenyl groups of component (A-2). As a result, it is believed that the affinity between the silicone resin and carbon black is increased, and the voids in the carbon black aggregates are easily filled with the surrounding silicone rubber. It is believed that this effectively suppresses the occurrence of C set in the cured product of the siloxane composition according to one embodiment of the present disclosure.
<シロキサン組成物>
[(A)(A-1)成分及び(A-2)成分からなるオルガノポリシロキサン]
((A-1)下記平均組成式(1)で表されるオルガノポリシロキサン)
<Siloxane Composition>
[(A) Organopolysiloxane composed of components (A-1) and (A-2)]
((A-1) Organopolysiloxane represented by the following average composition formula (1))
平均組成式(1)において、R1はそれぞれ独立に炭素数1~10のアルキル基を示す。立体障害を抑制することで、分子の絡み合いによる塑性変形を抑制する観点から、R1は炭素数1~4の直鎖状のアルキル基が好ましく、メチル基がより好ましい。なお、複数のmに対して、繰り返し単位((R1)2SiO)ごとに、R1が異なっていてもよい。
R2はそれぞれ独立に炭素数2~8のアルケニル基を示す。R2としては、ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、イソブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基等が挙げられる。これらの中でも、R2としてはビニル基が好ましい。反応性官能基であるアルケニル基が末端にあることで、側鎖に比較して硬化後の架橋点間距離がほぼ一定となり、規則的な分子構造になる。そのため、分子の絡み合いが少なく、塑性変形を抑制することができる。
In the average composition formula (1), R 1 each independently represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. From the viewpoint of suppressing steric hindrance and thereby suppressing plastic deformation due to molecular entanglement, R 1 is preferably a linear alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, more preferably a methyl group. Note that, for multiple m, R 1 may be different for each repeating unit ((R 1 ) 2 SiO).
Each R2 independently represents an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms. Examples of R2 include vinyl, allyl, propenyl, isopropenyl, butenyl , isobutenyl, pentenyl, and hexenyl groups. Among these, vinyl is preferred as R2 . By having an alkenyl group, which is a reactive functional group, at the end, the distance between crosslinking points after curing becomes almost constant compared to side chains, resulting in a regular molecular structure. Therefore, there is little entanglement of molecules, and plastic deformation can be suppressed.
平均組成式(1)で表されるオルガノポリシロキサンの平均重合度mは、1000以上2000以下の数である。平均重合度mは、より好ましくは、1500以上2000以下の数である。平均重合度mが上記範囲内にあることで、弾性層として必要な柔軟性を得ることができる。 The average degree of polymerization m of the organopolysiloxane represented by the average composition formula (1) is a number between 1000 and 2000. The average degree of polymerization m is more preferably a number between 1500 and 2000. When the average degree of polymerization m is within the above range, the flexibility required for the elastic layer can be obtained.
ここで、平均重合度は、Gel Permeation Chromatography(GPC:ゲル浸透クロマトグラフィー)を用いた測定から得られる重量平均分子量(Mw)から算出した値とする。具体的には、GPCカラム(商品名:TSKgel SuperHM-m、東ソー社製)2本を直列につないだ高速液体クロマトグラフ分析装置(製品名:HLC-8120GPC、東ソー社製)を用いる。測定条件は、温度40℃、流速0.6ml/min、RI(屈折率)とし、測定サンプルを0.1質量%含むテトラヒドロフラン(THF)溶液を調製して測定する。標準試料として単分散標準ポリスチレン(商品名:TSK標準ポリスチレンF-128、F-80、F-40、F-20、F-10、F-4、F-2、F-1、A-5000、A-2500、A-1000、A-500、東ソー社製)を準備する。該標準試料を用いて、検量線を作成する。測定サンプルの保持時間、又はカウント数から分子量分布を得る。この分子量分布から重量平均分子量Mwを求め、平均重合度を算出することができる。 Here, the average degree of polymerization is a value calculated from the weight average molecular weight (Mw) obtained from measurements using gel permeation chromatography (GPC). Specifically, a high-performance liquid chromatograph analyzer (product name: HLC-8120GPC, Tosoh Corporation) is used, which is made up of two GPC columns (product name: TSKgel SuperHM-m, Tosoh Corporation) connected in series. The measurement conditions are a temperature of 40°C, a flow rate of 0.6 ml/min, and RI (refractive index), and a tetrahydrofuran (THF) solution containing 0.1% by mass of the measurement sample is prepared and measured. As a standard sample, a monodisperse standard polystyrene (product name: TSK standard polystyrene F-128, F-80, F-40, F-20, F-10, F-4, F-2, F-1, A-5000, A-2500, A-1000, A-500, manufactured by Tosoh Corporation) is prepared. A calibration curve is created using the standard sample. The molecular weight distribution is obtained from the retention time or count number of the measurement sample. The weight average molecular weight Mw is obtained from this molecular weight distribution, and the average degree of polymerization can be calculated.
(A-1)成分としては市販品を使用することができる。具体的には、両末端ビニルポリジメチルシロキサンとして、例えば以下の如き製品が挙げられる。DMS-V41、DMS-V42、DMS-V43、DMS-V46、DMS-V51(何れも商品名、Gelest社製)。
また、(A-1)成分は、公知の方法によって得ることができる。例えば、ジメチルシクロポリシロキサン、メチルビニルシクロポリシロキサン等のオルガノシクロポリシロキサンと、ヘキサメチルジシロキサン、1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン等のヘキサオルガノジシロキサンとを用いる。これらを用いて、アルカリ触媒または酸触媒の存在下にて平衡化反応を行うことによって、(A-1)成分を得ることができる。
Commercially available products can be used as component (A-1). Specific examples of polydimethylsiloxanes having vinyl groups at both ends include the following products: DMS-V41, DMS-V42, DMS-V43, DMS-V46, and DMS-V51 (all trade names, manufactured by Gelest).
Furthermore, component (A-1) can be obtained by a known method. For example, an organocyclopolysiloxane such as dimethylcyclopolysiloxane or methylvinylcyclopolysiloxane and a hexaorganodisiloxane such as hexamethyldisiloxane or 1,3-divinyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane are used. Using these, component (A-1) can be obtained by carrying out an equilibration reaction in the presence of an alkali catalyst or an acid catalyst.
なお、本明細書において、平均組成式とは、オルガノポリシロキサンが互いに異なる構造を有するものの混合物である場合において、該混合物を構成する複数のオルガノポリシロキサンについて組成の平均をとったときに表される組成式を意味する。 In this specification, the average composition formula means the composition formula expressed when the composition of multiple organopolysiloxanes constituting a mixture is averaged when the organopolysiloxanes have different structures.
(A-1)成分は、1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。そして、(A-1)成分が、2種以上のオルガノポリシロキサンの混合物で構成される場合において、各々のオルガノポリシロキサンとしては、混合物の平均重合度mが1000以上2000以下の数となる限りにおいては、いかなるものでも用いることができる。具体的には、例えば、R1及びR2は平均組成式(1)に係る規定の範囲内であるものの、平均重合度mが2000を超えるオルガノポリシロキサン(例えば、「DMS-V52」、商品名、Gelest社製)であっても、他のオルガノポリシロキサンと組み合わせて平均重合度mを1000以上2000以下とすることで、(A-1)成分の構成成分として用いることができる。なお、(A-1)成分が、2種以上のオルガノポリシロキサンで構成されている場合の平均重合度mは、上述した方法と同様の方法によって算出することができる。具体的には、上記測定サンプルとして、2種以上のオルガノポリシロキサンの混合物を使用することにより、平均重合度mを算出することができる。 Only one type of (A-1) component may be used, or two or more types may be used in combination. When the (A-1) component is composed of a mixture of two or more types of organopolysiloxanes, any organopolysiloxane may be used as long as the average degree of polymerization m of the mixture is 1000 to 2000. Specifically, for example, even if R1 and R2 are within the range specified for the average composition formula (1), but an organopolysiloxane with an average degree of polymerization m exceeding 2000 (for example, "DMS-V52", product name, manufactured by Gelest Co., Ltd.) is combined with another organopolysiloxane to set the average degree of polymerization m to 1000 to 2000, it can be used as a constituent component of the (A-1) component. When the (A-1) component is composed of two or more types of organopolysiloxanes, the average degree of polymerization m can be calculated by the same method as described above. Specifically, the average degree of polymerization m can be calculated by using a mixture of two or more organopolysiloxanes as the measurement sample.
((A-2)下記平均組成式(2)で表されるオルガノポリシロキサン) ((A-2) Organopolysiloxane represented by the following average composition formula (2))
平均組成式(2)において、R3はそれぞれ独立に炭素数1~10のアルキル基を示す。R3は炭素数1~4の直鎖状のアルキル基が好ましく、メチル基がより好ましい。なお、複数のnに対して、繰り返し単位((R3)2SiO)ごとにR3が異なっていてもよい。また、複数のoに対して、繰り返し単位(R3R4SiO)ごとにR3が異なっていてもよい。
R4は繰り返し単位ごとに独立に炭素数2~8のアルケニル基を示す。R4としては、ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、イソブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基等が挙げられる。これらの中でも、R4としてはビニル基が好ましい。反応性官能基であるアルケニル基が側鎖にあることで、末端に比較して硬化後の架橋点間距離が短くなり、末端トリアルキルシロキシ基を密集させやすい傾向にある。
In the average composition formula (2), R 3 each independently represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. R 3 is preferably a linear alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, more preferably a methyl group. For multiple n's, R 3 may be different for each repeating unit ((R 3 ) 2 SiO). For multiple o's, R 3 may be different for each repeating unit (R 3 R 4 SiO).
R4 independently represents an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms for each repeating unit. Examples of R4 include vinyl groups, allyl groups, propenyl groups, isopropenyl groups, butenyl groups, isobutenyl groups, pentenyl groups, and hexenyl groups. Among these, vinyl groups are preferred as R4 . By having an alkenyl group, which is a reactive functional group, in a side chain, the distance between crosslinking points after curing becomes shorter compared to terminals, and terminal trialkylsiloxy groups tend to be more easily clustered.
平均組成式(2)で表されるオルガノポリシロキサンの平均重合度n+оは、300以上500以下の数である。n+оが上記範囲内にあることで、架橋点付近に末端トリアルキルシロキシ基を密集させることができる。そのうち、оは10以上45以下の数である。оが10以上であることで、架橋点間距離を近づけることができるため、末端トリアルキルシロキシ基が必要以上に動かないように固定できる。また、оが45以下であることで、架橋点間距離が短くなり過ぎず、柔軟性を保持できるため、塑性変形を抑制することができる。特に、оが15以上25以下の数であることで、末端トリアルキルシロキシ基の自由度が高く、カーボンブラックに近接しやすくなるためより好ましい。
ここで、平均重合度n及びоは、1H-NMRから得られるアルケニル基由来のピークの積分値とケイ素原子に結合するアルキル基由来のピークの積分値の積分比と、前記GPCから得られる重量平均分子量(Mw)から算出した値とする。
The average degree of polymerization n+o of the organopolysiloxane represented by the average composition formula (2) is a number of 300 or more and 500 or less. When n+o is within the above range, the terminal trialkylsiloxy groups can be concentrated near the crosslinking points. Among them, o is a number of 10 or more and 45 or less. When o is 10 or more, the distance between the crosslinking points can be made closer, so that the terminal trialkylsiloxy groups can be fixed so as not to move more than necessary. In addition, when o is 45 or less, the distance between the crosslinking points does not become too short, so that flexibility can be maintained, and plastic deformation can be suppressed. In particular, when o is a number of 15 or more and 25 or less, the degree of freedom of the terminal trialkylsiloxy groups is high, and they are more likely to approach carbon black, which is more preferable.
Here, the average polymerization degrees n and o are values calculated from the integral ratio of the integral value of the peak derived from the alkenyl group obtained from 1H -NMR to the integral value of the peak derived from the alkyl group bonded to the silicon atom, and the weight average molecular weight (Mw) obtained from the GPC.
(A-2)成分としては市販品を使用することができる。具体的には、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体として、例えば以下の如き製品が挙げられる。VDT-431、VDT-731(何れも商品名、Gelest社製)等。 Commercially available products can be used as component (A-2). Specifically, examples of dimethylsiloxane-methylvinylsiloxane copolymers with both molecular chain ends blocked by trimethylsiloxy groups include the following products: VDT-431, VDT-731 (both trade names, manufactured by Gelest), etc.
(A)成分における(A-2)成分の比率は、0.1質量%以上5.0質量%以下である。(A-2)成分の比率が0.1質量%以上であることで、シリコーン樹脂の分子構造中に、近傍にトリアルキルシロキシ基が高密度に存在する架橋点を一定量導入することができる。また、(A-2)成分の比率が5.0質量%以下であることで、末端トリアルキルシロキシ基が過剰に存在せず、分子の絡み合いによる塑性変形の悪化を抑制できる。 The ratio of component (A-2) in component (A) is 0.1% by mass or more and 5.0% by mass or less. By making the ratio of component (A-2) 0.1% by mass or more, a certain amount of crosslinking points with high density of trialkylsiloxy groups in the vicinity can be introduced into the molecular structure of the silicone resin. In addition, by making the ratio of component (A-2) 5.0% by mass or less, there is no excess of terminal trialkylsiloxy groups, and the deterioration of plastic deformation due to molecular entanglement can be suppressed.
(A-2)成分は、1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。そして、(A-2)成分が2種以上のオルガノポリシロキサンの混合物で構成される場合において、各々のオルガノポリシロキサンとしては、混合物の平均重合度оが10以上45以下の数、n+oが300以上500以下の数となる限りにおいてはいかなるものでも用いることができる。また、(A-2)成分が2種以上のオルガノポリシロキサンで構成されている場合の平均重合度n+oは、上述した方法と同様の方法によって算出することができる。 Only one type of (A-2) component may be used, or two or more types may be used in combination. When the (A-2) component is composed of a mixture of two or more types of organopolysiloxanes, any organopolysiloxane may be used as each of the organopolysiloxanes, so long as the average degree of polymerization of the mixture, o, is a number between 10 and 45, and n+o is a number between 300 and 500. When the (A-2) component is composed of two or more types of organopolysiloxanes, the average degree of polymerization, n+o, can be calculated by the same method as described above.
[(B)第1のカーボンブラック、(C)第2のカーボンブラック]
第1のカーボンブラックは、比表面積が、60m2/g以上100m2/g以下の範囲内であり、第2のカーボンブラックは、比表面積が、12m2/g以上30m2/g以下、より好ましくは20m2/g以上30m2/g以下の範囲内である。
第1のカーボンブラックの比表面積が上記範囲内にあることで、弾性層を全体として中抵抗領域の導電特性にすることができる。ここで、中抵抗領域とは、電気抵抗率で表すと1.0×10-9Ω・cm以上1.0×10-6Ω・cm以下であることが好ましい。また、第2のカーボンブラックの比表面積が上記範囲内にあることで、弾性層表面近傍にカーボンブラックを存在させることができるため、弾性層の表面電位を低くすることができる。
[(B) First Carbon Black, (C) Second Carbon Black]
The first carbon black has a specific surface area in the range of 60 m 2 /g or more and 100 m 2 /g or less, and the second carbon black has a specific surface area in the range of 12 m 2 /g or more and 30 m 2 /g or less, more preferably 20 m 2 /g or more and 30 m 2 /g or less.
By having the specific surface area of the first carbon black within the above range, the elastic layer as a whole can have conductive characteristics in the medium resistance region. Here, the medium resistance region, expressed in terms of electrical resistivity, is preferably 1.0×10 −9 Ω·cm or more and 1.0×10 −6 Ω·cm or less. Furthermore, by having the specific surface area of the second carbon black within the above range, the carbon black can be present in the vicinity of the surface of the elastic layer, thereby lowering the surface potential of the elastic layer.
ここで、比表面積とは、日本産業規格(JIS)K6217-7:2013「ゴム用カーボンブラック-基本特性-第7部:ゴム配合物-多点法窒素比表面積(NSA)及び統計的厚さ比表面積(STSA)の求め方」で定められた、BETのガス吸着理論の多点法に基づく窒素比表面積(NSA)をいう。当該規格に記載されているように、カーボンブラックの細孔を含む全比表面積を測定する方法であり、一次粒子径と反比例し、一般的にカーボンブラックの空隙が多いほど吸着窒素量が増加し、比表面積が大きくなる傾向がある。 Here, specific surface area refers to the nitrogen specific surface area (NSA) based on the multipoint method of BET gas adsorption theory, as defined in Japanese Industrial Standards (JIS) K6217-7:2013 "Carbon black for rubber - Basic properties - Part 7: Rubber compounds - Determination of multipoint nitrogen specific surface area (NSA) and statistical thickness specific surface area (STSA)." As described in the standard, this is a method for measuring the total specific surface area of carbon black, including pores, and is inversely proportional to the primary particle size. Generally, the more voids there are in carbon black, the more nitrogen is adsorbed and the larger the specific surface area tends to be.
当該第1及び第2のカーボンブラックは、各々市販品を使用することができる。具体的には、第1のカーボンブラックとしては例えば、旭#70、旭#70L、SUNBLACK735、SUNBLACK200、SUNBLACK280、SUNBLACK285、SUNBLACK335、SUNBLACK605、SUNBLACK X55(何れも商品名、旭カーボン社製);デンカブラック粉状品、デンカブラックプレス品100%、デンカブラック粒状品、デンカブラックLi-100(何れも商品名、デンカ社製);シースト5H、シーストKH、シースト3H、シーストNH、シースト3、シーストN、シースト300(何れも商品名、東海カーボン社製);#52、#33、#32、#30、#85、#24、MA11、MA230、#4000B(何れも商品名、三菱カーボン社製)が挙げられる。
第2のカーボンブラックとしては例えば、旭#55、旭#50HG、旭#52、旭#50、旭#50U、旭#35、旭#22K、旭#15HS、旭#15、旭#8、アサヒサーマル、SUNBLACK235、SUNBLACK250(何れも商品名、旭カーボン社製);シーストV、シーストFY、シーストS、シーストSP、シーストTA(何れも商品名、東海カーボン社製)が挙げられる。
また、各種表面処理を行い、比表面積を調整したカーボンブラックも使用することができる。
The first and second carbon blacks may each be a commercially available product. Specifically, examples of the first carbon black include Asahi #70, Asahi #70L, SUNBLACK 735, SUNBLACK 200, SUNBLACK 280, SUNBLACK 285, SUNBLACK 335, SUNBLACK 605, and SUNBLACK 735. X55 (all trade names, manufactured by Asahi Carbon Co., Ltd.); Denka Black powder product, Denka Black pressed product 100%, Denka Black granules, Denka Black Li-100 (all trade names, manufactured by Denka Co., Ltd.); SEAST 5H, SEAST KH, SEAST 3H, SEAST NH,
Examples of the second carbon black include Asahi #55, Asahi #50HG, Asahi #52, Asahi #50, Asahi #50U, Asahi #35, Asahi #22K, Asahi #15HS,
Carbon black whose specific surface area has been adjusted by various surface treatments can also be used.
第2のカーボンブラックの含有量は、シロキサン組成物に対して、11質量%以上15質量%以下が好ましい。第2のカーボンブラックの含有量が上記範囲内にあることで、表面電位を低く維持しながら、空隙を抑制することができるため、塑性変形をより抑制できる。 The content of the second carbon black is preferably 11% by mass or more and 15% by mass or less with respect to the siloxane composition. By having the content of the second carbon black within the above range, it is possible to suppress voids while maintaining a low surface potential, thereby further suppressing plastic deformation.
第1のカーボンブラックの含有量C1に対する第2のカーボンブラックの含有量C2の比率(C2/C1)は、2.0以上25.0以下である。C2/C1が上記範囲内にあることで、シロキサンとカーボンブラック間の空隙を抑制することができる。特に、C2/C1が5.0以上10.0以下である場合、表面電位を低く維持しながら、空隙を抑制することができるため、塑性変形をより抑制できる。 The ratio (C2/C1) of the second carbon black content C2 to the first carbon black content C1 is 2.0 or more and 25.0 or less. By having C2/C1 within the above range, it is possible to suppress voids between the siloxane and the carbon black. In particular, when C2/C1 is 5.0 or more and 10.0 or less, it is possible to suppress voids while maintaining a low surface potential, thereby further suppressing plastic deformation.
シロキサン組成物に対するカーボンブラックの総量、すなわち、第1のカーボンブラック及び第2のカーボンブラックの含有量の総量は10質量%以上30質量%以下であり、10質量%以上20質量%以下が好ましい。第1のカーボンブラック及び第2のカーボンブラックの総量が上記範囲内にあることで、弾性層を中抵抗領域の導電性としながら、ゴム弾性を維持することで塑性変形を抑制することができる。 The total amount of carbon black relative to the siloxane composition, i.e., the total amount of the first carbon black and the second carbon black, is 10% by mass or more and 30% by mass or less, and preferably 10% by mass or more and 20% by mass or less. By having the total amount of the first carbon black and the second carbon black within the above range, it is possible to suppress plastic deformation by maintaining rubber elasticity while making the elastic layer conductive in the medium resistance range.
なお、本開示のシロキサン組成物から、カーボンブラックの比表面積及びカーボンブラックの含有量の比率C2/C1を測定する方法を以下に例示する。
シロキサン組成物をキシレン等の有機溶媒で希釈し、超音波照射することにより、シロキサン成分とカーボンブラックを分離する。静置後、沈降したカーボンブラックを採取し、エタノール溶液などで希釈し、密度勾配沈降速度法を利用した超遠心機(エッペンドルフ・ハイマック・テクノロジーズ社製など)により分級を行う。分離したカーボンブラックを採取し、乾固した後、上記JIS K6217-7:2013に従って、比表面積を測定する。また、分離したカーボンブラックの質量を測定することで、カーボンブラックの含有量の比率C2/C1を導出することができる。
また、カーボンブラックの総量は、公知の熱重量分析を用いてシロキサン組成物を測定することで導出することができる。
The method for measuring the specific surface area of carbon black and the carbon black content ratio C2/C1 from the siloxane composition of the present disclosure will be exemplified below.
The siloxane composition is diluted with an organic solvent such as xylene, and ultrasonically irradiated to separate the siloxane component and the carbon black. After standing, the precipitated carbon black is collected, diluted with an ethanol solution, and classified using an ultracentrifuge (such as that manufactured by Eppendorf Himac Technologies) that utilizes a density gradient sedimentation velocity method. The separated carbon black is collected and dried, and then the specific surface area is measured according to the above-mentioned JIS K6217-7:2013. In addition, the ratio C2/C1 of the carbon black content can be derived by measuring the mass of the separated carbon black.
The total amount of carbon black can be derived by measuring the siloxane composition using known thermogravimetric analysis.
[(D)下記平均組成式(3)で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン] [(D) Organohydrogenpolysiloxane represented by the following average composition formula (3)]
平均組成式(3)において、R5はそれぞれ独立に炭素数1~10のアルキル基を示す。R5は炭素数1~4の直鎖状のアルキル基が好ましく、メチル基がより好ましい。なお、複数のpに対して、繰り返し単位((R5)2SiO)ごとにR5が異なっていてもよい。また、複数のqに対して、繰り返し単位(R5HSiO)ごとにR5が異なっていてもよい。 In the average composition formula (3), R5 each independently represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. R5 is preferably a linear alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, more preferably a methyl group. For multiple p's, R5 may be different for each repeating unit (( R5 ) 2SiO ). For multiple q's, R5 may be different for each repeating unit ( R5HSiO ).
平均重合度pは3以上20以下の数であり、qは4以上20以下の数である。平均重合度p及びqが上記範囲内にあることで、末端トリアルキルシロキシ基を架橋点付近に密集させることができる。また、p及びqが上記範囲内にあることで、弾性層に必要な柔軟性を付与することができる。
ここで、平均重合度p及びqは、1H-NMRから得られるケイ素原子に結合した水素原子由来のピークの積分値とケイ素原子に結合するアルキル基由来のピークの積分値の積分比と前記GPCから得られる重量平均分子量(Mw)から算出した値とする。
The average degree of polymerization p is a number between 3 and 20, and q is a number between 4 and 20. When the average degrees of polymerization p and q are within the above ranges, the terminal trialkylsiloxy groups can be concentrated near the crosslinking points. In addition, when p and q are within the above ranges, the elastic layer can be given the necessary flexibility.
Here, the average polymerization degrees p and q are values calculated from the integral ratio of the integral value of the peak derived from hydrogen atoms bonded to silicon atoms obtained from 1H -NMR to the integral value of the peak derived from alkyl groups bonded to silicon atoms, and the weight average molecular weight (Mw) obtained from the GPC.
(D)成分であるオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、(A-1)及び(A-2)成分からなるオルガノポリシロキサンとの付加硬化反応に用いられる架橋剤である。例えば、(D)成分としては、以下のようなものを挙げることができる。分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、該共重合体2種以上の混合物、及び該共重合体と分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ポリメチルハイドロジェンシロキサンとの混合物。
(D)成分は、1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。そして(D)成分が2種以上のオルガノハイドロジェンポリシロキサンの混合物で構成される場合において、各々のオルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、混合物の平均重合度p、qが上記した値となる限りにおいては、いかなるものでも用いることができる。具体的には、例えば、前記分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ポリメチルハイドロジェンシロキサンは、平均組成式(3)中のpが0であるオルガノハイドロジェンポリシロキサンであり、単独では平均組成式(3)を満たさない。ただし、他の分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体と組み合わせて用いることにより、平均組成式(3)を満たす(D)成分として用いることができる。
The organohydrogenpolysiloxane of component (D) is a crosslinking agent used in the addition curing reaction with the organopolysiloxane consisting of components (A-1) and (A-2). Examples of component (D) include the following: a dimethylsiloxane-methylhydrogensiloxane copolymer capped at both molecular chain terminals with trimethylsiloxy groups, a mixture of two or more of such copolymers, and a mixture of such a copolymer with a polymethylhydrogensiloxane capped at both molecular chain terminals with trimethylsiloxy groups.
The component (D) may be used alone or in combination of two or more. When the component (D) is composed of a mixture of two or more organohydrogenpolysiloxanes, any organohydrogenpolysiloxane may be used as long as the average polymerization degrees p and q of the mixture are as described above. Specifically, for example, the polymethylhydrogensiloxane capped at both ends of the molecular chain with trimethylsiloxy groups is an organohydrogenpolysiloxane in which p in the average composition formula (3) is 0, and does not satisfy the average composition formula (3) by itself. However, by using it in combination with another dimethylsiloxane-methylhydrogensiloxane copolymer capped at both ends of the molecular chain with trimethylsiloxy groups, it can be used as a component (D) that satisfies the average composition formula (3).
(D)成分としては市販品を使用することができる。具体的には、分子鎖両末端トリメチルシリル基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体として、例えば、HMS-151、HMS-301、HMS-501(何れも商品名、Gelest社製)が挙げられる。 Component (D) can be a commercially available product. Specific examples of dimethylsiloxane-methylhydrogensiloxane copolymers with both ends of the molecular chain blocked by trimethylsilyl groups include HMS-151, HMS-301, and HMS-501 (all trade names, manufactured by Gelest).
また、シリコーン組成物における(D)成分の含有量は、(A-1)及び(A-2)成分からなるオルガノポリシロキサンに含まれるケイ素原子に結合したアルケニル基に対する、(D)成分のケイ素原子に結合した水素原子のモル比が1.0以上6.0以下となる量が好ましい。また、前記モル比は、1.0以上5.0以下であることがより好ましい。前記モル比が上記範囲内にあることで、未反応物を抑制し、粘性成分の低減により塑性変形をより抑制することができる。 The content of component (D) in the silicone composition is preferably such that the molar ratio of hydrogen atoms bonded to silicon atoms in component (D) to alkenyl groups bonded to silicon atoms contained in the organopolysiloxane consisting of components (A-1) and (A-2) is 1.0 or more and 6.0 or less. The molar ratio is more preferably 1.0 or more and 5.0 or less. By having the molar ratio within the above range, unreacted materials can be suppressed, and plastic deformation can be further suppressed by reducing viscous components.
[触媒化合物]
触媒化合物は、(A-1)及び(A-2)成分と(D)成分との付加硬化反応を促進するために用いる触媒である。触媒化合物としては、以下のようなものを挙げることができる。白金微粉末、白金黒、塩化白金酸、アルコール変性塩化白金酸、塩化白金酸のオレフィン錯体、白金とアルケニルシロキサンとの錯体等が挙げられる。
触媒化合物は市販品を使用することができ、具体的には、SIP6829.2、SIP6832.2、SIP6830.3、SIP6831.2、SIP6833.2(何れも商品名、Gelest社製)などが挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
シロキサン組成物における触媒化合物の含有量としては、硬化反応性の観点から、1質量ppm以上100質量ppm以下となる量が好ましい。
[Catalyst compound]
The catalyst compound is a catalyst used to accelerate the addition curing reaction between components (A-1) and (A-2) and component (D). Examples of the catalyst compound include the following: platinum fine powder, platinum black, chloroplatinic acid, alcohol-modified chloroplatinic acid, olefin complexes of chloroplatinic acid, and complexes of platinum and alkenylsiloxane.
Commercially available catalyst compounds can be used, and specific examples thereof include SIP6829.2, SIP6832.2, SIP6830.3, SIP6831.2, and SIP6833.2 (all trade names, manufactured by Gelest Co., Ltd.). These may be used alone or in combination of two or more.
The content of the catalyst compound in the siloxane composition is preferably an amount of 1 ppm by mass or more and 100 ppm by mass or less, from the viewpoint of curing reactivity.
[その他の成分]
本開示に係るシロキサン組成物は、上記以外にも、上記組成の機能を阻害しない範囲で、必要に応じて補強性付与剤、硬化制御剤、導電剤、可塑剤、加硫剤、加硫助剤、架橋助剤、酸化防止剤、老化防止剤、加工助剤等の各種添加剤を含有することができる。
[Other ingredients]
In addition to the above, the siloxane composition according to the present disclosure may contain various additives, such as a reinforcing agent, a cure regulator, a conductive agent, a plasticizer, a vulcanizing agent, a vulcanization aid, a crosslinking aid, an antioxidant, an antiaging agent, and a processing aid, as necessary, to the extent that the functions of the composition are not impaired.
[シロキサン組成物の調製方法]
本開示に係るシロキサン組成物は、上記各成分を公知の混合装置を用いて混合することにより調製することができる。混合装置としては、以下の装置が挙げられる。例えば、単軸押出機、二軸押出機、ニーダーミキサー、2本ロールミル、3本ロールミル、バンバリーミキサー、連続ミキサー、プラネタリーミキサー、3軸ミキサー、自転・公転ミキサーの如き動的混合装置や、スタティックミキサーの如き静的混合装置が挙げられる。
特に、(A-1)成分などのオルガノシロキサンとカーボンブラックの濡れ性が低く、分散が困難な場合には、特開2005-113031号公報に挙げられるような、いわゆる「固練り」による分散手段を用いることが好ましい。「固練り」によれば、分散体の粘度を高くすることで、せん断応力を高め、カーボンブラックの凝集物を解砕することができる。
[Method of Preparing Siloxane Composition]
The siloxane composition according to the present disclosure can be prepared by mixing the above-mentioned components using a known mixing device. Examples of the mixing device include the following devices. For example, dynamic mixing devices such as a single screw extruder, a twin screw extruder, a kneader mixer, a two-roll mill, a three-roll mill, a Banbury mixer, a continuous mixer, a planetary mixer, a three-screw mixer, and a rotation/revolution mixer, and static mixing devices such as a static mixer can be included.
In particular, when the wettability of the organosiloxane such as component (A-1) with the carbon black is low and dispersion is difficult, it is preferable to use a dispersion method based on so-called "stiff kneading" as described in JP-A No. 2005-113031. "Stiff kneading" increases the viscosity of the dispersion, thereby increasing the shear stress and enabling the carbon black aggregates to be broken down.
<電子写真用部材>
本開示に係る電子写真用部材は、基体と該基体上の弾性層とを有し、該弾性層が、本開示に係るシロキサン組成物の硬化物から形成されている。電子写真用部材としては、電子写真画像形成装置において使用される導電性ローラが代表例として挙げられる。導電性ローラとしては、帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ等が挙げられる。以下、必要に応じて、本開示に係る電子写真用部材を代表例である現像ローラによって説明するが、本開示はこれに限定されない。
<Electrophotographic Members>
The electrophotographic member according to the present disclosure has a substrate and an elastic layer on the substrate, and the elastic layer is formed from a cured product of the siloxane composition according to the present disclosure. A representative example of the electrophotographic member is a conductive roller used in an electrophotographic image forming apparatus. Examples of the conductive roller include a charging roller, a developing roller, and a transfer roller. Hereinafter, the electrophotographic member according to the present disclosure will be described using a representative example of a developing roller, but the present disclosure is not limited thereto.
本開示の電子写真用部材は、磁性一成分現像剤や非磁性一成分現像剤を用いた非接触型現像装置及び接触型現像装置や、二成分現像剤を用いた現像装置等いずれにも適用することができる。本開示の電子写真用部材の一例として、現像ローラを、図1(a)、(b)に示す。図1(a)に示す電子写真用部材1は、基体2と、その外周に設けられた弾性層3とからなる。電子写真用部材1は、図1(b)に示すように、基体2と弾性層3、さらに必要に応じて表面層4を設けていてもよい。
The electrophotographic member of the present disclosure can be applied to any of non-contact type developing devices and contact type developing devices using a magnetic one-component developer or a non-magnetic one-component developer, and developing devices using a two-component developer. As an example of the electrophotographic member of the present disclosure, a developing roller is shown in Figs. 1(a) and (b). The
〔基体〕
基体2は、特に制限されるものではなく、中空状あるいは中実状のものが使用できる。基体2は、導電性の外表面を有し、その上に設けられる弾性層3を支持する機能を有する。材質としては、例えば、鉄、銅、アルミニウム、ニッケルの如き金属;これらの金属を含むステンレス鋼、ジュラルミン、真鍮、青銅及び快削鋼の如き合金等を挙げることができる。導電性の基体の外表面には、導電性を損なわない範囲で、クロムやニッケルでメッキ処理を施すことができる。さらに、導電性の基体としては、樹脂製の基体の表面を金属で被覆して表面導電性としたものや、導電性樹脂組成物から製造されたものも使用可能である。導電性の基体2の表面には、その外周面に設けられる弾性層3との接着性を向上させる目的で、適宜公知の接着剤を塗布してもよい。基体2の大きさは特に限定されないが、例えば、外径4mm以上、20mm以下、長さ200mm以上、380mm以下とすることができる。
[Base]
The
〔弾性層〕
上記基体2の外周上に、本開示に係るシロキサン組成物の硬化物からなる弾性層3を形成する。
弾性層は、電子写真用部材に要求される弾性を有しており、基体の外周面上に直接または間接的に設けられてなる。弾性層の硬度としては、例えば、アスカーC硬度で20度以上、80度以下とすることができる。弾性層の厚さとしては、例えば、0.3mm以上、6.0mm以下とすることができる。弾性層の厚さは、断面を光学顕微鏡で観察・測定することにより求めることができる。
基体上に弾性層を形成する方法としては、型成形法、押出成形法、射出成形法、塗工成形法等を挙げることができる。
[Elastic layer]
An
The elastic layer has the elasticity required for electrophotographic members, and is directly or indirectly provided on the outer peripheral surface of the substrate. The hardness of the elastic layer can be, for example, 20 degrees or more and 80 degrees or less in terms of Asker C hardness. The thickness of the elastic layer can be, for example, 0.3 mm or more and 6.0 mm or less. The thickness of the elastic layer can be determined by observing and measuring the cross section with an optical microscope.
Methods for forming the elastic layer on the substrate include molding, extrusion, injection molding, coating molding, and the like.
〔表面層〕
表面層4の材質としては、以下のものを挙げることができる。スチレン系樹脂、ビニル系樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂、繊維素系樹脂、アクリル系樹脂の如き熱可塑性樹脂。エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ポリウレタン樹脂、尿素樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、光硬化性樹脂等。本開示に係る電子写真用部材を現像ローラとして使用する場合は、トナーの摩擦帯電付与能が優れているなどの点から、ポリウレタン樹脂が特に好ましい。これらの樹脂は、1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
[Surface layer]
Examples of the material of the
表面粗度が必要な場合は、表面層4中に粗さ制御用微粒子を含有させることができる。粗さ制御用微粒子の体積平均粒径は3μm以上、20μm以下であることが好ましい。また、表面層4中に含有される該微粒子の量は、上記樹脂成分100質量部に対し、1質量部以上50質量部以下であることが好ましい。粗さ制御用微粒子としては、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の微粒子を用いることができる。
When surface roughness is required, roughness-controlling fine particles can be contained in the
上記各種樹脂に電子導電性物質やイオン導電性物質のような導電性付与剤を配合することにより、表面層4に導電性を付与し、適切な抵抗領域に調整することができる。電子導電性物質としては、以下のものを挙げることができる。ケッチェンブラックEC、アセチレンブラックの如き導電性カーボンブラック;SAF、ISAF、HAF、FEF、GPF、SRF、FT、MTの如きゴム用カーボンブラック;酸化処理を施したカラー(インク)用カーボンブラック;銅、銀、ゲルマニウムの如き金属及び金属酸化物。これらの中でも、少量で導電性を制御しやすいことから、導電性カーボンブラックが好ましい。表面層4中の導電性カーボンブラックの含有量は、上記樹脂成分に対して3質量%以上、30質量%以下であることが好ましい。これら電子導電性物質は1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
また、イオン導電性物質としては、以下のものを挙げることができる。過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸カルシウム、塩化リチウムの如き無機イオン導電性物質;変性脂肪族ジメチルアンモニウムエトサルフェート、ステアリルアンモニウムアセテートの如き有機イオン導電性物質。表面層4中のイオン導電性物質の含有量は、上記樹脂成分に対して0.1質量%以上、20質量%以下であることが好ましい。これらイオン導電性物質は1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
By blending a conductivity imparting agent such as an electronic conductive substance or an ion conductive substance with the various resins, the
Examples of the ion conductive substance include the following: inorganic ion conductive substances such as sodium perchlorate, lithium perchlorate, calcium perchlorate, and lithium chloride; and organic ion conductive substances such as modified aliphatic dimethylammonium ethosulfate and stearyl ammonium acetate. The content of the ion conductive substance in the
表面層4は、上記以外にも、機能を阻害しない範囲で、架橋剤、可塑剤、充填剤、増量剤、加硫剤、加硫助剤、架橋助剤、酸化防止剤、老化防止剤、加工助剤、レベリング剤等を含有することができる。
In addition to the above, the
表面層4の厚さは1μm以上、100μm以下が好ましい。表面層の厚さが1μm以上であることにより、磨耗等による劣化を抑制することができる。また、表面層の厚さが100μm以下であることにより、電子写真用部材の表面が高硬度になることを抑制し、トナーの劣化を抑制し、電子写真用部材の表面へのトナー由来の固着を抑制することができる。トナーへのダメージを考慮すると、表面層の厚さは1μm以上、50μm以下であることがより好ましい。
The thickness of the
表面層4の形成方法としては特に限定されるものではないが、例えば、表面層4の各成分を溶剤中に分散混合して塗料化し、表面層形成用塗布液を調製する。該表面層形成用塗布液を弾性層3上に塗工し、乾燥固化又は硬化することにより表面層4を形成することが可能である。分散混合には、サンドミル、ペイントシェーカー、ダイノミル、パールミルの如きビーズを利用した公知の分散装置を用いることが好ましい。塗工方法としては、浸漬塗工、リング塗工、スプレー塗工又はロールコート等を採用することができる。
The method for forming the
<プロセスカートリッジ>
本開示に係るプロセスカートリッジは、本開示に係る電子写真用部材を具備し、電子写真画像形成装置の本体に着脱可能に構成されている。本開示に係る電子写真用部材を現像ローラ1として用いた本開示のプロセスカートリッジの一例を図2に示す。図2に示すプロセスカートリッジは、現像ローラ1と現像ブレード9とを備える現像装置10、電子写真感光体5、クリーニングブレード6、廃トナー収容容器13及び帯電ローラ12を有し、これらが一体化されて電子写真画像形成装置の本体に着脱可能に設けられている。現像装置10は、さらにトナー8が充填されたトナー容器を含む。トナー8は、トナー供給ローラ7によって現像ローラ1の表面に供給され、現像ブレード9によって、現像ローラ1の表面に所定の厚みのトナー8の層が形成される。
本開示のプロセスカートリッジは、上記の他、電子写真感光体5上のトナー像を記録材に転写する転写部材などを上記部材と共に一体的に設けたものであってもよい。また、本開示に係るプロセスカートリッジは、現像装置10のみが着脱可能に構成されていてもよい。
<Process cartridge>
The process cartridge according to the present disclosure includes the electrophotographic member according to the present disclosure and is configured to be detachably attached to the main body of an electrophotographic image forming apparatus. FIG. 2 shows an example of the process cartridge according to the present disclosure using the electrophotographic member according to the present disclosure as a developing
In addition to the above, the process cartridge according to the present disclosure may be one in which a transfer member for transferring a toner image on the electrophotographic
<電子写真画像形成装置>
本開示に係る電子写真画像形成装置は、静電潜像を担持するための像担持体と、該像担持体を一次帯電するための帯電装置と、一次帯電された該像担持体に静電潜像を形成するための露光装置と、該静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成するための現像装置と、該トナー像を転写材に転写するための転写装置と、を有する。そして、該現像装置が、本開示に係る電子写真用部材を有する。
図3は、本開示に係る電子写真用部材を、一成分トナーを用いた接触型現像装置の現像ローラとして搭載した電子写真画像形成装置の一例を示す概略断面図である。この電子写真画像形成装置においては、不図示の回転機構により回転する電子写真感光体5の周囲に、電子写真感光体5の表面を所定の極性・電位に帯電する帯電部材(帯電ローラ)12が配置される。さらに、帯電された電子写真感光体5の表面に画像露光を行って静電潜像を形成する、不図示の画像露光装置が配置される。さらに、電子写真感光体5の周囲には、形成された静電潜像上にトナー8を付着させて現像する本開示に係る現像ローラ1を備える現像装置10が配置される。さらに、紙22にトナー像を転写した後、電子写真感光体5上をクリーニングするクリーニング装置13が設けられる。紙22の搬送経路上には、転写されたトナー像を紙22上に定着させる定着装置15が配置される。
<Electrophotographic Image Forming Apparatus>
The electrophotographic image forming apparatus according to the present disclosure includes an image carrier for carrying an electrostatic latent image, a charging device for primarily charging the image carrier, an exposure device for forming an electrostatic latent image on the primarily charged image carrier, a developing device for developing the electrostatic latent image with toner to form a toner image, and a transfer device for transferring the toner image to a transfer material. The developing device includes the electrophotographic member according to the present disclosure.
3 is a schematic cross-sectional view showing an example of an electrophotographic image forming apparatus equipped with an electrophotographic member according to the present disclosure as a developing roller of a contact developing device using one-component toner. In this electrophotographic image forming apparatus, a charging member (charging roller) 12 that charges the surface of the
以下、電子写真画像形成装置のプリント動作を説明する。電子写真感光体5は矢印方向に回転し、該電子写真感光体5を帯電処理するための帯電ローラ12によって一様に帯電される。次いで、露光手段であるレーザー光11により、電子写真感光体5の表面に静電潜像が形成される。該静電潜像に、電子写真感光体5に対して接触配置される現像ローラ1から、トナー供給ローラ7から供給されたトナー8が付与されることにより、該静電潜像がトナー像として可視化される(現像)。現像は、露光部にトナー像を形成する、いわゆる反転現像である。電子写真感光体5上に形成されたトナー像は、転写部材である転写ローラ17によって記録媒体である紙22に転写される。なお、転写ローラ17には、バイアス電源18から電圧が印加されている。紙22は、給紙ローラ23及び吸着ローラ24を経て装置内に給紙され、エンドレスベルト状の転写搬送ベルト20によって、電子写真感光体5と転写ローラ17の間に搬送される。転写搬送ベルト20は、従動ローラ21、駆動ローラ16及びテンションローラ19によって稼働している。トナー像が転写された紙22は、剥離装置14によって転写搬送ベルト20から剥離され、定着装置15に送られる。そして、定着装置15により定着処理された後、装置外に排紙されて、プリント動作が終了する。一方、転写されずに電子写真感光体5上に残存した転写残トナーは、電子写真感光体表面をクリーニングするためのクリーニング部材であるクリーニングブレード6により掻き取られ、廃トナー収容容器13に収納される。クリーニングされた電子写真感光体5は、以上のプリント動作を繰り返し行う。
The printing operation of the electrophotographic image forming apparatus will be described below. The
以下に、具体的な製造例、実施例及び比較例により、本開示を説明するが、本開示はこれらに限定されるものではない。 The present disclosure will be explained below using specific manufacturing examples, examples, and comparative examples, but the present disclosure is not limited to these.
<カーボンブラック>
カーボンブラックとして、表1に示す市販のカーボンブラックを使用した。JIS K6217-7:2013に準じて測定した比表面積を表1に示す。
<Carbon black>
As the carbon black, commercially available carbon black shown in Table 1 was used. The specific surface area measured in accordance with JIS K6217-7:2013 is shown in Table 1.
<実施例1に係るシロキサン組成物1の製造例>
表2に示す原料をプラネタリーミキサー(製品名:PLM-2、井上製作所社製)に投入し、回転数:自転60rpm/公転19rpmで1時間分散し、シロキサン-カーボンブラック分散中間体を調製した。その後、表2に示す(A-1)成分をさらに60質量部(合計で100質量部)添加し、2時間分散し、シロキサン-カーボンブラック分散体を得た。
<Production Example of
The raw materials shown in Table 2 were charged into a planetary mixer (product name: PLM-2, manufactured by Inoue Seisakusho Co., Ltd.) and dispersed for 1 hour at a rotation speed of 60 rpm/revolution of 19 rpm to prepare a siloxane-carbon black dispersion intermediate. Thereafter, an additional 60 parts by mass (total of 100 parts by mass) of component (A-1) shown in Table 2 was added and dispersed for 2 hours to obtain a siloxane-carbon black dispersion.
シロキサン-カーボンブラック分散体と表3に示す原料を自転・公転ミキサー(製品名:ARE-500、シンキー社製)に投入し、回転数2000rpmで3分間分散し、シロキサン組成物1を製造した。
なお、(A-1)、(A-2)及び(D)成分の平均重合度はそれぞれ、m=1700、n=370、о=20、p=20、q=10であった。
The siloxane-carbon black dispersion and the raw materials shown in Table 3 were charged into a planetary centrifugal mixer (product name: ARE-500, manufactured by Thinky Corporation) and dispersed at a rotation speed of 2000 rpm for 3 minutes to produce
The average degrees of polymerization of the components (A-1), (A-2) and (D) were m=1700, n=370, o=20, p=20 and q=10, respectively.
<実施例2~19、比較例1~18に係るシロキサン組成物2~37の製造例>
<シロキサン組成物2~18、20~36の製造例>
(A-1)、(A-2)、(B)並びに(C)成分の種類及び添加量を、それぞれ表4-1、4-2に示すとおりに変更した以外は、シロキサン組成物1と同様の方法でシロキサン組成物2~18、20~36を製造した。
<Production Examples of
<Production Examples of
<シロキサン組成物19の製造例>
(A-1)成分として、表5に示す2種類のオルガノポリシロキサンを用いた以外は、シロキサン組成物1と同様の方法でシロキサン組成物19を製造した。なお、(A-1)成分の平均重合度mは1100であった。
<Production Example of
<シロキサン組成物37の製造例>
表6に示す原料を自転・公転ミキサー(製品名:ARE-500、シンキー社製)に投入し、回転数2000rpmで3分間分散し、シロキサン組成物37を製造した。なお、(A-1)成分の平均重合度mは1200であった。また、(A-2)及び(D)成分の平均重合度はそれぞれ、n=370、о=20、p=7、q=7であった。
<Production Example of Siloxane Composition 37>
The raw materials shown in Table 6 were charged into a planetary centrifugal mixer (product name: ARE-500, manufactured by Thinky Corporation) and dispersed at 2000 rpm for 3 minutes to produce Siloxane Composition 37. The average degree of polymerization m of component (A-1) was 1200. The average degrees of polymerization of components (A-2) and (D) were n = 370, o = 20, p = 7, and q = 7, respectively.
〔実施例1〕
<電子写真用部材1の製造>
[基体の準備]
外径6mm、長さ250mmのSUS304製の基体に、プライマー(商品名:DY39-051、デュポン・東レ・スペシャルティ・マテリアル社製)100質量部と添加剤(商品名:VDT-431、GELEST社製)5質量部を混合したプライマー塗料を塗布し、170℃で20分間焼き付けしたものを準備した。
Example 1
<Production of
[Preparation of the substrate]
A SUS304 substrate having an outer diameter of 6 mm and a length of 250 mm was coated with a primer paint prepared by mixing 100 parts by mass of a primer (product name: DY39-051, manufactured by DuPont-Toray Specialty Materials Co., Ltd.) and 5 parts by mass of an additive (product name: VDT-431, manufactured by GELEST Co., Ltd.), and baked at 170°C for 20 minutes to prepare a substrate.
[弾性層の形成]
準備した基体を内径12mmの円筒状金型内に同心となるように設置した。上記で得たシロキサン組成物1を金型内に注入した。115℃で5分加熱成型した後、金型を50℃まで冷却し、基体と一体となった弾性層を金型から取り出した。これにより、基体の外周に直径12mmの弾性層を設けた。
[Formation of Elastic Layer]
The prepared substrate was placed concentrically in a cylindrical mold having an inner diameter of 12 mm. The
〔表面電位の測定〕
弾性層を設けた部材の表面電位の測定には、誘電緩和解析装置(商品名:DRA-2000L、Quality Engineering Associates,Inc.製)を用いた。この装置は、スキャナと、非接触の静電電位計等から構成されており、コロナ荷電器と静電プローブを内蔵したキャリッジを軸方向へ走査することにより、弾性層を設けた部材表面の任意の位置における表面電位を測定できる。ここで測定される表面電位とは、荷電器による荷電後、荷電器の進行方向に対して後方に位置するプローブによって測定される部材表面の残留電位を指す。測定は、表面層の長手方向へ1mm間隔に240点、周方向へ10°間隔に36点の合計8640点について行った。表面層とプローブの距離は0.76mm、キャリッジの走査速度は400mm/秒、コロナ荷電器への印加電圧は6kVとした。前記8640点の相加平均値を表面電位とした。得られた評価結果を表11に示す。
[Measurement of surface potential]
A dielectric relaxation analyzer (trade name: DRA-2000L, manufactured by Quality Engineering Associates, Inc.) was used to measure the surface potential of the member provided with the elastic layer. This device is composed of a scanner, a non-contact electrostatic potential meter, etc., and can measure the surface potential at any position on the surface of the member provided with the elastic layer by scanning a carriage containing a corona charger and an electrostatic probe in the axial direction. The surface potential measured here refers to the residual potential of the surface of the member measured by a probe located behind the charger in the direction of travel after charging with the charger. The measurement was performed at 240 points at 1 mm intervals in the longitudinal direction of the surface layer and 36 points at 10° intervals in the circumferential direction, for a total of 8640 points. The distance between the surface layer and the probe was 0.76 mm, the carriage scanning speed was 400 mm/sec, and the voltage applied to the corona charger was 6 kV. The arithmetic mean value of the 8640 points was taken as the surface potential. The evaluation results obtained are shown in Table 11.
[表面層の形成]
(表面層原料の合成)
(ポリウレタンポリオールの合成)
ポリテトラメチレングリコール(商品名:PTG1000SN、保土谷化学工業社製)100.0質量部に、イソシアネート化合物(商品名:コスモネートMDI、三井化学社製)28.2質量部をメチルエチルケトン(MEK)溶媒中で段階的に混合し、窒素雰囲気下、温度80℃にて3時間反応させて、重量平均分子量Mw=9000、水酸基価22のポリウレタンポリオールを得た。
[Formation of surface layer]
(Synthesis of Surface Layer Raw Materials)
(Synthesis of Polyurethane Polyol)
100.0 parts by mass of polytetramethylene glycol (trade name: PTG1000SN, manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.) was mixed in stages with 28.2 parts by mass of an isocyanate compound (trade name: Cosmonate MDI, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) in a methyl ethyl ketone (MEK) solvent, and the mixture was allowed to react for 3 hours at a temperature of 80° C. under a nitrogen atmosphere, to obtain a polyurethane polyol having a weight average molecular weight Mw=9000 and a hydroxyl value of 22.
(イソシアネート基末端プレポリマーの合成)
窒素雰囲気下、反応容器中でpure-MDI(商品名:ミリオネートMT、日本ポリウレタン工業社製)73.5質量部に対し、ポリプロピレングリコール系ポリオール(商品名:サンニックスPP-1000、三洋化成工業社製)100.0質量部を、反応容器内の温度を65℃に保持しつつ、徐々に滴下した。滴下終了後、温度65℃で2.5時間反応させた。得られた反応混合物を室温まで冷却し、イソシアネート基含有量5.1質量%のイソシアネート基末端プレポリマーを得た。
(Synthesis of isocyanate-terminated prepolymer)
Under a nitrogen atmosphere, 100.0 parts by mass of polypropylene glycol-based polyol (product name: Sannix PP-1000, manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.) was gradually added dropwise to 73.5 parts by mass of pure-MDI (product name: Millionate MT, manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.) in a reaction vessel while maintaining the temperature inside the reaction vessel at 65° C. After completion of the dropwise addition, the mixture was reacted at a temperature of 65° C. for 2.5 hours. The resulting reaction mixture was cooled to room temperature to obtain an isocyanate-terminated prepolymer having an isocyanate group content of 5.1% by mass.
(表面層の形成)
表面層の材料として、表7に示す材料を混合し、撹拌した。
(Formation of surface layer)
As the material for the surface layer, the materials shown in Table 7 were mixed and stirred.
次に、総固形分比が30質量%となるようにメチルエチルケトンを加えた後、サンドミルにて混合した。次いで、さらに、メチルエチルケトンで粘度10~12cps(mPa・s)に調整して、表面層形成用塗料を調製した。
前記基体の外周に設けられた弾性層を該表面層形成用塗料に浸漬して、弾性層の表面に当該塗料の塗膜を形成し、乾燥させた。さらに、温度150℃にて1時間加熱処理することにより、弾性層の外周に膜厚約15μmの表面層を設け、実施例1に係る電子写真用部材1を作製した。
Next, methyl ethyl ketone was added so that the total solid content ratio was 30 mass %, and then mixed with a sand mill. Next, the viscosity was further adjusted to 10 to 12 cps (mPa·s) with methyl ethyl ketone to prepare a coating material for forming a surface layer.
The elastic layer provided on the outer periphery of the substrate was immersed in the coating material for forming the surface layer, a coating film of the coating material was formed on the surface of the elastic layer, and the coating film was dried. Further, a heat treatment was performed at a temperature of 150° C. for 1 hour to provide a surface layer with a thickness of about 15 μm on the outer periphery of the elastic layer, thereby producing an
〔評価1:電気抵抗率の測定〕
得られた電子写真用部材1を温度23℃、湿度55%RHの環境下に24時間放置し、電気抵抗率を以下に示す測定方法により求めた。
電子写真用部材の電気抵抗測定器の概略構成図を図4に示す。電子写真用部材1の基体2の両端部に、4.9Nの加重Fを印加し、電子写真用部材1を外径30mmの金属ドラム25に押し当てた。そして、金属ドラム25のローラ回転数1rpsにて電子写真用部材1を従動回転させながら、電源26により50Vの電圧を電子写真用部材1に印加した。このとき電圧計27に示される、内部抵抗28(1kΩ)にかかる電圧を30秒間で3000点記録し、その相加平均値を求めた。得られた値より、オームの法則に則して電子写真用部材1の電気抵抗率を求めた。得られた評価結果を表11に示す。
[Evaluation 1: Measurement of electrical resistivity]
The
A schematic diagram of the electrical resistance measuring device for electrophotographic members is shown in FIG. 4. A load F of 4.9 N was applied to both ends of the
〔評価2:濃淡ムラの評価〕
以下の方法にて濃淡ムラの評価を行った。
図2に示すプロセスカートリッジ(商品名:EP-85トナーカートリッジ(ブラック)、キヤノン社製)を用意した。このプロセスカートリッジに、現像ローラとして実施例1に係る電子写真用部材1を装填し、温度10℃、湿度10%RHの環境下に24時間以上放置した。同環境下において、図3に示す構成を有する電子写真画像形成装置(商品名:LBP5500、キヤノン社製)に、エージングが終了したプロセスカートリッジを組み込んだ。その後、厚口用紙(商品名:CS-814 A4、キヤノン社製)に、平均画像濃度0.6の均一なハーフトーン画像を10枚印刷した。
ここで、平均画像濃度は、以下のように求めた。
得られた画像について、左上から順に5cm×5cmの領域に分割し、各領域の中心における濃度を、反射濃度計(商品名:X-Rite504、X-Rite社製)で測定した。なお、画像右側及び下側で5cmに満たない部分については測定しなかった。各領域における測定値を相加平均して得られた値をその画像の平均画像濃度とした。
この評価用画像において、10枚目のハーフトーン画像について、以下の表8に記載の基準により濃淡ムラの評価を行った。得られた評価結果を、表11に示す。
[Evaluation 2: Evaluation of unevenness in shading]
The unevenness in shading was evaluated by the following method.
A process cartridge shown in FIG. 2 (product name: EP-85 toner cartridge (black), manufactured by Canon Inc.) was prepared. In this process cartridge, the
Here, the average image density was determined as follows.
The obtained image was divided into 5 cm x 5 cm regions starting from the top left, and the density at the center of each region was measured using a reflection densitometer (product name: X-Rite 504, manufactured by X-Rite Corporation). Note that no measurement was made for the right and bottom parts of the image that were less than 5 cm in size. The value obtained by arithmetically averaging the measurements in each region was regarded as the average image density of the image.
In the evaluation images, the halftone image on the tenth sheet was evaluated for unevenness in shading according to the criteria shown in Table 8. The evaluation results are shown in Table 11.
〔評価3:リークの評価〕
上述した濃淡ムラの評価で得られた計10枚のハーフトーン画像について、以下の表9に記載の基準により、目視にてリークの評価を行った。得られた評価結果を、表11に示す。
[Evaluation 3: Leak evaluation]
A total of 10 halftone images obtained in the evaluation of the above-mentioned unevenness in shading were visually evaluated for leakage according to the criteria shown in the following Table 9. The obtained evaluation results are shown in Table 11.
〔評価4:変形量の測定及び横スジの評価〕
上述のプロセスカートリッジの現像容器に、現像ローラとして電子写真用部材1を装着し、電子写真用部材1とトナー量規制部材とを当接した状態で、40℃、相対湿度95%RHの環境下に1ヶ月間静置した。なお、電子写真用部材1とトナー量規制部材との当接圧力は0.6N/cmに調整し、Cセットに対して厳しい設定に変更した。その後、23℃、相対湿度55%RHの環境下に2時間静置した。これを前記電子写真画像形成装置中に装填してハーフトーン画像を出力し、以下の表10に記載の基準により、目視にて横スジの評価を行った。また、評価を行ったプロセスカートリッジから電子写真用部材1を取り出し、23℃、相対湿度55%RHの環境下に2時間静置した後、電子写真用部材1表面の変形量(μm)を測定した。なお、電子写真用部材1表面の変形量は、レーザ変位センサ(商品名:LT-9500V、キーエンス社製)を用いて測定した。エアーブローでトナーを除去した電子写真用部材1の表面に対して、垂直方向にレーザ変位センサを設置し、電子写真用部材1を任意の回転数で回転駆動して電子写真用部材1表面の周方向の変位を読み取り、変形量を測定した。長手方向に43mmピッチで5点測定を行い、5点の平均値を変形量とした。得られた評価結果を、表11に示す。
[Evaluation 4: Measurement of deformation amount and evaluation of horizontal streaks]
The
〔実施例2~19、比較例1~18〕
シロキサン組成物1をシロキサン組成物2~37に変更した以外は、実施例1と同様の方法で実施例2~19、比較例1~18に係る電子写真用部材2~19及びC1~C18を作製した。
得られた電子写真用部材2~19、C1~C18について、実施例1と同様にして電気抵抗率、リーク画像、表面電位、濃淡ムラ画像、変形量及び横スジ画像の測定・評価を行った。測定・評価結果を表11に示す。
[Examples 2 to 19, Comparative Examples 1 to 18]
Except for changing the
For the obtained
実施例1~19で使用したシロキサン組成物は、第1、第2のカーボンブラックの比表面積がそれぞれ60m2/g以上100m2/g以下、12m2/g以上30m2/g以下の範囲内である。また、(A-2)成分の平均重合度оは10以上45以下の数であり、n+оは300以上500以下の数であるため、シロキサン-カーボンブラック間の間隙を埋めやすく、Cセットが抑制され、良好な結果が得られた。 In the siloxane compositions used in Examples 1 to 19, the specific surface areas of the first and second carbon blacks were within the ranges of 60 m 2 /g to 100 m 2 /g and 12 m 2 /g to 30 m 2 /g, respectively. In addition, the average degree of polymerization o of component (A-2) was a number between 10 and 45, and n+o was a number between 300 and 500, which made it easy to fill the gap between the siloxane and the carbon black, suppressed C-set, and produced favorable results.
特に、実施例1で用いたシロキサン組成物1は、比表面積が20~30m2/gの範囲内である第2のカーボンブラックを配合している。このため、比表面積がその範囲外である第2のカーボンブラックを含むシロキサン組成物を用いた実施例8や15よりも、シロキサン-カーボンブラック間の間隙を埋めやすい傾向にあり、Cセットの抑制に優れている。
なお、実施例1で用いたシロキサン組成物1には、第2のカーボンブラックが11~15質量%の範囲内で配合されている。このため、第2のカーボンブラックの含有量がその範囲外であるシロキサン組成物を用いた実施例2、16~18よりも、シロキサン-カーボンブラック間の間隙の数を抑制できるため、Cセットの抑制に優れている。
また、実施例1で用いたシロキサン組成物1は、(A-2)成分の平均重合度оが15以上25以下の数である。このため、(A-2)成分の平均重合度оがその範囲外であるシロキサン組成物14を用いた実施例14よりも、未反応の官能基が抑制できるため、Cセットの抑制に優れている。
また、実施例1で用いたシロキサン組成物1は、C2/C1が5.0~10.0の範囲内である。このため、C2/C1がその範囲外であるシロキサン組成物を用いた実施例3、5よりも、電気特性のバランスが良く、表面電位、濃淡ムラの評価結果が優れている。
また、実施例1で用いたシロキサン組成物1は、カーボンブラックの総量が10~20質量%の範囲内となるように配合されている。このため、カーボンブラックの総量がその範囲外であるシロキサン組成物を用いた実施例2、18よりも、ゴム弾性を低下させるフィラー成分となるカーボンブラック量が少なく、Cセットの抑制に優れている。
そして、実施例1で用いたシロキサン組成物1に含まれる(A-1)成分はR1がメチル基である。このため、R1がメチル基でない(A-1)成分を含むシロキサン組成物19を用いた実施例19よりも、分子の立体障害を抑制でき、末端トリアルキルシロキシ基がカーボンブラック表面と疎水性相互作用を生じやすくなっている。そのため、Cセットの抑制に優れている。
In particular, the
The
In addition, the
In addition, the
The
In addition, in the (A-1) component contained in the
一方で、比較例1~3で用いたシロキサン組成物は、平均重合度n、оが本開示の範囲外であるため、末端トリアルキルシロキシ基の量が適切ではなく、Cセットに起因する横スジの発生が確認された。
また、比較例4~6で用いたシロキサン組成物は、(A-2)成分の含有量が本開示の範囲外であるため、末端トリアルキルシロキシ基による間隙の低減効果が弱い。その結果、Cセットに起因する横スジの発生が確認された。
また、比較例7~15で用いたシロキサン組成物は、カーボンブラックの比表面積や含有量が本開示の範囲外であり適正ではない。そのため、電気特性とCセットの抑制のバランスが悪くなり、リーク、濃淡ムラ、横スジのいずれかの評価が劣っていた。
また、比較例16、17で用いたシロキサン組成物は、(A-1)成分の平均重合度mが本開示の範囲外である。そのため、ゴムの柔軟性及び分子の絡み合いが適切ではなく、Cセットに起因する横スジの発生が確認された。
さらに、比較例18で用いたシロキサン組成物は、カーボンブラックの含有量が本開示の範囲外である。そのため、Cセットに起因する横スジの発生が確認された。
On the other hand, the siloxane compositions used in Comparative Examples 1 to 3 had average degrees of polymerization n and o outside the range of the present disclosure, and therefore the amount of terminal trialkylsiloxy groups was inappropriate, and the occurrence of horizontal streaks due to the C set was confirmed.
In addition, the siloxane compositions used in Comparative Examples 4 to 6 had a content of component (A-2) outside the range of the present disclosure, and therefore the effect of reducing gaps due to the terminal trialkylsiloxy group was weak. As a result, the occurrence of horizontal streaks due to the C set was confirmed.
In addition, the siloxane compositions used in Comparative Examples 7 to 15 had carbon black specific surface areas and carbon black content outside the ranges of the present disclosure, which were inappropriate, resulting in poor balance between electrical properties and suppression of C-set, and poor evaluations of leakage, uneven shading, and horizontal streaks.
In addition, the average degree of polymerization m of the component (A-1) in the siloxane compositions used in Comparative Examples 16 and 17 was outside the range of the present disclosure, and therefore the flexibility of the rubber and the entanglement of the molecules were not adequate, and the occurrence of horizontal streaks due to the C set was confirmed.
Furthermore, the siloxane composition used in Comparative Example 18 had a carbon black content outside the range of the present disclosure. Therefore, the occurrence of horizontal streaks due to the C set was confirmed.
1:現像ローラ
2:基体
3:弾性層
1: developing roller 2: substrate 3: elastic layer
Claims (11)
(A)下記(A-1)成分及び(A-2)成分からなるオルガノポリシロキサン、
(A-1)下記平均組成式(1)で表されるオルガノポリシロキサン
(A-2)下記平均組成式(2)で表されるオルガノポリシロキサン
(B)比表面積が60m2/g以上100m2/g以下である第1のカーボンブラック、
(C)比表面積が12m2/g以上30m2/g以下である第2のカーボンブラック、
(D)下記平均組成式(3)で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン
該(A)成分における該(A-2)成分の比率が0.1質量%以上5.0質量%以下であり、
該第1のカーボンブラックの含有量C1に対する該第2のカーボンブラックの含有量C2の比率(C2/C1)が2.0以上25.0以下であり、
該シロキサン組成物に対する該第1のカーボンブラック及び該第2のカーボンブラックの総量が10質量%以上30質量%以下である、ことを特徴とするシロキサン組成物。 A siloxane composition comprising the following components (A) to (D):
(A) an organopolysiloxane consisting of the following components (A-1) and (A-2):
(A-1) Organopolysiloxane represented by the following average composition formula (1):
(A-2) Organopolysiloxane represented by the following average composition formula (2):
(B) a first carbon black having a specific surface area of 60 m 2 /g or more and 100 m 2 /g or less;
(C) a second carbon black having a specific surface area of 12 m 2 /g or more and 30 m 2 /g or less;
(D) Organohydrogenpolysiloxane represented by the following average composition formula (3):
The ratio of the component (A-2) in the component (A) is 0.1% by mass or more and 5.0% by mass or less,
a ratio (C2/C1) of the content C2 of the second carbon black to the content C1 of the first carbon black is 2.0 or more and 25.0 or less;
a total amount of the first carbon black and the second carbon black relative to the siloxane composition is 10% by mass or more and 30% by mass or less.
9. An electrophotographic image forming apparatus comprising: an image carrier for carrying an electrostatic latent image; a charging device for primarily charging the image carrier; an exposure device for forming an electrostatic latent image on the primarily charged image carrier; a developing device for developing the electrostatic latent image with toner to form a toner image; and a transfer device for transferring the toner image to a transfer material, wherein the developing device has the electrophotographic member according to claim 8.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021090060A JP7604324B2 (en) | 2021-05-28 | 2021-05-28 | Siloxane composition, electrophotographic member, method for manufacturing electrophotographic member, process cartridge and electrophotographic image forming apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021090060A JP7604324B2 (en) | 2021-05-28 | 2021-05-28 | Siloxane composition, electrophotographic member, method for manufacturing electrophotographic member, process cartridge and electrophotographic image forming apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022182478A JP2022182478A (en) | 2022-12-08 |
JP7604324B2 true JP7604324B2 (en) | 2024-12-23 |
Family
ID=84328715
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021090060A Active JP7604324B2 (en) | 2021-05-28 | 2021-05-28 | Siloxane composition, electrophotographic member, method for manufacturing electrophotographic member, process cartridge and electrophotographic image forming apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7604324B2 (en) |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001056018A (en) | 1999-06-11 | 2001-02-27 | Tokai Rubber Ind Ltd | Electrically conductive roll |
JP2006084726A (en) | 2004-09-15 | 2006-03-30 | Fuji Xerox Co Ltd | Conductive roll and image forming apparatus equipped with same |
JP2007008970A (en) | 2005-06-28 | 2007-01-18 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Conductive roller |
JP2008287230A (en) | 2007-04-20 | 2008-11-27 | Canon Inc | Development roller, process for production of development roller, process cartridge, and image forming apparatus |
JP2009085436A (en) | 2009-01-16 | 2009-04-23 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Development roll |
JP2009109745A (en) | 2007-10-30 | 2009-05-21 | Canon Inc | Conductive roller, electrophotographic process cartridge and image forming apparatus |
JP2013045012A (en) | 2011-08-25 | 2013-03-04 | Canon Inc | Developing roller |
JP2016023215A (en) | 2014-07-18 | 2016-02-08 | ヤマウチ株式会社 | Composition for conductive rubber roller and conductive rubber roller |
US20170329261A1 (en) | 2014-10-31 | 2017-11-16 | Hewlett-Packard Indigo B.V. | Electrostatic printing apparatus and intermediate transfer members |
CN110249269A (en) | 2017-04-10 | 2019-09-17 | 惠普印迪戈股份公司 | Intermediate transfer member |
JP2020020895A (en) | 2018-07-30 | 2020-02-06 | 富士ゼロックス株式会社 | Fixing member, fixing device, process cartridge, and image forming apparatus |
-
2021
- 2021-05-28 JP JP2021090060A patent/JP7604324B2/en active Active
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001056018A (en) | 1999-06-11 | 2001-02-27 | Tokai Rubber Ind Ltd | Electrically conductive roll |
JP2006084726A (en) | 2004-09-15 | 2006-03-30 | Fuji Xerox Co Ltd | Conductive roll and image forming apparatus equipped with same |
JP2007008970A (en) | 2005-06-28 | 2007-01-18 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Conductive roller |
JP2008287230A (en) | 2007-04-20 | 2008-11-27 | Canon Inc | Development roller, process for production of development roller, process cartridge, and image forming apparatus |
JP2009109745A (en) | 2007-10-30 | 2009-05-21 | Canon Inc | Conductive roller, electrophotographic process cartridge and image forming apparatus |
JP2009085436A (en) | 2009-01-16 | 2009-04-23 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Development roll |
JP2013045012A (en) | 2011-08-25 | 2013-03-04 | Canon Inc | Developing roller |
JP2016023215A (en) | 2014-07-18 | 2016-02-08 | ヤマウチ株式会社 | Composition for conductive rubber roller and conductive rubber roller |
US20170329261A1 (en) | 2014-10-31 | 2017-11-16 | Hewlett-Packard Indigo B.V. | Electrostatic printing apparatus and intermediate transfer members |
CN110249269A (en) | 2017-04-10 | 2019-09-17 | 惠普印迪戈股份公司 | Intermediate transfer member |
JP2020020895A (en) | 2018-07-30 | 2020-02-06 | 富士ゼロックス株式会社 | Fixing member, fixing device, process cartridge, and image forming apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2022182478A (en) | 2022-12-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5236111B1 (en) | Developing member, process cartridge, and electrophotographic image forming apparatus | |
US8768227B2 (en) | Developing member including elastic member containing cured product of addition-curing silicone rubber mixture, processing cartridge including the developing member, and electrophotographic apparatus including the developing member | |
EP2749959B1 (en) | Developing member, manufacturing process therefor and electrophotographic image-forming apparatus | |
JP5812837B2 (en) | Conductive member, process cartridge, and electrophotographic apparatus | |
WO2009145123A1 (en) | Development roller, method for manufacturing thereof, process cartridge, and electrophotographic image forming device | |
JP4986214B2 (en) | Manufacturing method of conductive roller | |
JP7604324B2 (en) | Siloxane composition, electrophotographic member, method for manufacturing electrophotographic member, process cartridge and electrophotographic image forming apparatus | |
JP5137467B2 (en) | Developing roller, electrophotographic process cartridge, and electrophotographic image forming apparatus | |
KR101686362B1 (en) | Developing member, process cartridge, and electrophotographic apparatus | |
JP5230187B2 (en) | Developing roller, electrophotographic process cartridge, and electrophotographic image forming apparatus | |
JP5653195B2 (en) | Developing roller, electrophotographic process cartridge, and electrophotographic image forming apparatus | |
EP2993527B1 (en) | Electro-conductive member, process cartridge, electrophotographic apparatus, and addition-curable silicone rubber mixture | |
US11415913B2 (en) | Electrophotographic member and electrophotographic image forming apparatus | |
JP2021123675A (en) | Method for producing silicone rubber cured product and method for manufacturing electrophotographic roller | |
JP2013186142A (en) | Conductive member, process cartridge, and electrophotographic device | |
JP2012242735A (en) | Developing roller and method for manufacturing the same | |
JP2008145853A (en) | Developing roller, method for manufacturing the same and process cartridge and image forming apparatus using the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240426 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20241030 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20241112 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20241211 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7604324 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |