(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機過酸化物加硫型の加熱硬化型シリコーンゴム100重量部に対し、ナトリウム含有量が50ppm以下であり、粒子径が５〜50μｍのアルミナを20〜500重量部配合したシリコーンゴム組成物を被覆材として用いたことを特徴とする定着ロール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、熱伝導性シリコーンゴム組成物に係わり、さらに詳しくは、低硬度で熱伝導性と耐熱性に優れたシリコーンゴム組成物であって、電子写真機器のトナー定着ロールの被覆材として用いた場合に長期的に安定した画像を得ることが可能なシリコーンゴム組成物を提供するものである。
【０００２】
【発明の技術的背景とその問題点】
シリコーンゴムは、電気絶縁性、耐熱性、耐候性、難燃性に優れており、複写機やレーザービームプリンターの定着部の定着ロールや加圧ロールの被覆材として用いられてきた。特に最近は、カラーコピーの普及に伴い定着ロールにも低硬度化が求められ、従来の金属またはフッ素樹脂では対応しきれなくなり熱伝導性シリコーンゴムの上にフッ素樹脂を被覆するタイプが多く採用されている。ここで用いられるシリコーンゴムは、低硬度で高い熱伝導性が要求され、さらには、常時 150℃から 200℃の高温にさらされるため耐熱性や低圧縮永久ひずみ性が要求される。
このシリコーンゴムとしては、特開平３−221982号公報、特公昭62−45993 号公報、実公平６−43820 号公報などで提案されているものが用いられてきた。これら、従来から用いられてきたシリコーンゴムは、充填剤として、シリカ、アルミナ、マグネシアなどが配合されているものである。
しかしながら、シリカは、熱伝導性が低く高充填した場合に低硬度化できないという問題がある。また、マグネシアは、空気中の湿気により表面が水和されシリコーンゴムの耐熱性が低下する問題がある。更に、アルミナは、原因は不明であるが低圧縮永久ひずみ化ができにくい問題があった。
【０００３】
【発明の目的】
本発明は、上記従来技術の課題に鑑み案出されたものであり、低硬度で熱伝導性に優れ、且つ耐熱性と低圧縮永久ひずみ性にも優れ、定着ロールの被覆材として好適に用いられるシリコーンゴム組成物の提供を目的とするものである。
【０００４】
【発明の構成】
本発明者は、上記課題に対する定着ロール被覆に適したシリコーンゴム組成物を提供すべく鋭意検討を重ねた結果、加熱硬化型シリコーンゴムに対し特定のアルミナを配合することが極めて有効であることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち本発明は、有機過酸化物加硫型の加熱硬化型シリコーンゴム100重量部に対し、ナトリウム含有量が50ppm以下であり、粒子径が５〜50μｍのアルミナを20〜500重量部配合したシリコーンゴム組成物を被覆材として用いたことを特徴とする定着ロールである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明について詳細に説明する。
本発明に使用する加熱硬化型シリコーンゴムとは、一般的に用いられている加熱硬化型シリコーンゴムであれば特に限定されず、ベースポリマーとなるポリオルガノシロキサンとシリカ粉末、添加剤、硬化剤等からなるが、シリカ粉末、添加剤は含有していなくても良い。
べースポリマーのポリオルガノシロキサンとは、
平均単位式：Ｒ１ａＳｉＯ（４−ａ）／２
（式中、Ｒ１は置換または非置換の一価の炭化水素基を、a は1.98から2.02の範囲の数を示す）
で示され、主として直鎖状のものが用いられるが、その一部が分岐鎖状、三次元構造を形成していてもよく、また、単独重合体、共重合体またはそれらの混合物であってもよい。
このポリオルガノシロキサンのケイ素原子に結合する置換または非置換の一価の炭化水素基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基のようなアルキル基；ビニル基、アリル基、ブタジエニル基のようなアルケニル基；フェニル基、キセニル基、ナフチル基のようなアリール基；ベンジル基のようなアリールアルキル基；トリル基、キシリル基のようなアルキルアリール基等の非置換の炭化水素基やクロロメチル基、3,3,3 −トリフルオロプロピル基等の置換炭化水素基が例示される。
これらのケイ素原子に結合する一価の炭化水素基としては、主にメチル基が用いられ、耐熱性や加工性の点から、93モル％以上がメチル基であることが好ましい。また、架橋基として、ビニル基を有していることが好ましく、機械的強度と架橋性の点から、有機基の全数に対して 0.001〜５％含有していてもよく、特に0.02〜２％の範囲が好ましい。
なお、ポリオルガノシロキサンの分子鎖末端としては、水酸基、アルコキシ基、または、トリオルガノシリル基が例示され、トリオルガノシリル基がより好ましい。このトリオルガノシリル基としては、トリメチルシリル基、ジメチルビニルシリル基、メチルフェニルビニルシリル基、メチルジフェニルシリル基等が例示される。
上記ポリオルガノシロキサンの平均重合度は、1000〜20000 の範囲にあり、好ましくは3000〜15000 、特に好ましくは5000〜10000 である。この重合度が小さすぎると十分な機械的強度が得られにくく、逆に大きすぎると系への配合が困難になる。
【０００６】
シリカ粉末は、低硬度のゴム硬化物を得たい場合には配合しないほうが良いが、高強度などが要求される場合には使用しても良い。本発明では、一般にシリコーンゴム等の配合に使用されているフュームドシリカ、湿式シリカ、焼成シリカ等の公知のものが使用されるが、特に、限定されるものではない。これらの微粉末状シリカ系充填剤は、このまま使用してもよく、また、オルガノシロキサン、ポリオルガノシロキサン、ヘキサオルガノジシラザンなどにより表面処理されているものを使用してもよく、またこれらの処理剤とインプロセスで反応させてもよい。
このシリカ粉末の配合量は、特に限定される物ではないが、強度や加工性をよくするためには、ポリオルガノシロキサン 100重量部に対して１〜200 重量部程度、好ましくは、５〜60重量部程度が好ましい。
【０００７】
硬化剤は、ゴム弾性体を得るための反応機構に応じて適宜に選択されるものである。その反応機構としては、有機過酸化物加硫剤による架橋方法と付加反応による方法などが知られており、その反応機構によって、硬化触媒もしくは架橋剤との好ましい組み合わせが決まることは周知のとおりであるが、本発明では有機過酸化物加硫が選択される。有機過酸化物による架橋方法の場合は、硬化触媒としては、ベンゾイルペルオキシド、ジクミルペルオキシド、クミル−ｔ−ブチルペルオキシド、2,5 −ジメチル−2,5 −ジ−ｔ−ブチルペルオキシヘキサン、ジ−ｔ−ブチルペルオキシド、などの各種の有機過酸化物加硫剤が用いられ、特に金属に対する腐食性の点から、ジクミルペルオキシド、クミル−ｔ−ブチルペルオキシド、2,5 −ジメチル−2,5 −ジ−ｔ−ブチルペルオキシヘキサン、ジ−ｔ−ブチルペルオキシドが好ましい。なお、これらの有機過酸化物加硫剤は１種または２種以上の混合物として用いられる。
有機過酸化物の配合量は、ポリオルガノシロキサンベースポリマー 100重量部に対して、0.05〜15重量部の範囲が好ましい。有機過酸化物の配合量が、0.05重量部未満では、加硫が充分に行われず、15重量部を越えて配合してもそれ以上の格別の効果がないばかりか、得られたシリコーンゴム成形体の物性に悪影響を与えることがあるからである。
【０００８】
本発明の組成物には、上記成分以外に目的に応じて従来から一般的に用いられている、粉砕石英、ケイソウ土などのシリカ系充填材や低硬度化のためにジメチルシリコーンオイルや加工性向上のために加工助剤、各種の添加剤、例えば酸化チタン、酸化鉄、酸化セリウム、酸化バナジウム、酸化クロム等の金属酸化物、顔料、耐熱剤、難燃性付与剤などを本発明組成物の特性が損なわれない範囲で添加することができる。
【０００９】
本組成物の特徴である充填剤のアルミナは、ナトリウム含有量と粒子径が本発明の特徴的なところである。従来からあるアルミナは、ナトリウム含有量が数千ppm であり、また低ソーダアルミナといわれるものでも数百ppm であった。これらのアルミナを用いたシリコーンゴムでは、長期的な耐熱性や圧縮永久ひずみ率の大幅な悪化が見られた。ナトリウム含有率 50ppm以下から急激に耐熱性の悪化が改善され 10ppm以下では配合しないものとの差がなくなった。
【００１０】
また、粒子径は、低硬度化に重要であり、５μｍ以上で有効となる。５μｍより小さいとゴム硬度が大幅に上昇する結果であった。さらに、粒子径が、50μｍを超えたものではシリコーンゴムの強度が著しく低下した。好ましい粒子径は、10〜30μｍである。これらアルミナの商品化されているものとしては、住友化学工業（株）製、スミコランダム  ＡＡ−１８などがある。
アルミナは、そのまま用いてもよいが、シラン系、チタネート系のカップリング剤、ジメチルポリシロキサンオイル、ステアリン酸等で表面処理したものを用いても良い。
アルミナの配合量は、熱硬化性シリコーンゴム 100重量部に対して20〜500 重量部、さらには50〜400 重量部が好ましい。配合量が少ないと目的とする耐熱性が得られず、多すぎると強度や加工性が著しく低下する。
【００１１】
本発明のシリコーンゴム組成物は、上記した成分を常温で均一に混合することにより得ることができるが、必要により、まず硬化剤以外の成分をプラネタリーミキサーやニーダー等で 100〜200 ℃の範囲で１〜４時間熱処理した後、有機過酸化物を添加、混合してもよい。
【００１２】
本発明のシリコーンゴム組成物は、熱伝導性等が要求される用途に好適に用いられ、特に常法により被覆硬化させることにより、定着ロールとされ、極めて良好な性能を示す。
【００１３】
【発明の効果】
本発明のシリコーンゴム組成物は、低硬度で低圧縮永久ひずみ性、熱伝導性、耐熱性に優れるので、定着ロール被覆材として用いた時に長期的に安定した画像を得ることができる。
【００１４】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に具体的に、説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、以下の例において部は重量部である。
実施例１
(CH3)2SiO 単位99.9モル％、(CH3)(CH2=CH)SiO単位0.12モル％からなり、末端がジメチルビニルシリル基で封鎖された、重合度6000のポリオルガノシロキサン100 部と、ナトリウム含有量５ppm 、平均粒子径20μｍのアルミナ 350部、ビニルトリエトキシシラン１部、水酸化セリウム１部をニーダーミキサーで均一になるまで混練した。この後、 150℃で２時間加熱処理した。
このシリコーンゴム組成物に硬化剤としてジクミルペルオキシド 1.5部を二本ロールで均一になるまで混合してシリコーンゴムベースポリマーを得た。このシリコーンゴムベースポリマーを 170℃で10分間プレス加硫を行い、硬化シリコーンゴムシートを得た。
このシリコーンゴムシートについて、JIS K 6301に従い物理特性（硬さ、耐熱性、圧縮永久ひずみ性）を評価した。また、熱伝導率を（Shotherm QTM-DII迅速熱伝導率計）で測定した。
実施例２
実施例１のシリコーンゴムコンパウンドにおいて、アルミナの量を 150部に変更した以外は同様にサンプルを調製し評価を行なった。
実施例３
実施例１のシリコーンゴムコンパウンドにおいて、ビニルトリエトキシシランを配合しなかった以外は同様にサンプルを調製し評価を行なった。
実施例４
実施例１のシリコーンゴムコンパウンドにおいて、アルミナとしてナトリウム含有量30ppm のものを使用した以外は同様にサンプルを調製し評価を行なった。
実施例５
実施例１のシリコーンゴムコンパウンドにおいて、アルミナとして粒子径10μｍのものを使用した以外は同様にサンプルを調製し評価を行なった。
実施例６
実施例１のシリコーンゴムコンパウンドにおいて、アルミナの量を 250部とし、さらに、粒子径５μｍの粉砕石英を 100部配合した以外は同様にサンプルを調製し評価を行なった。
【００１５】
比較例１
実施例１のシリコーンゴムコンパウンドにおいて、アルミナの代わりに粒子径５μｍの粉砕石英を 250部使用した以外は同様にサンプルを調製し評価を行なった。
比較例２
実施例１のシリコーンゴムコンパウンドにおいて、アルミナの代わりに粒子径２μｍの超低活性酸化マグネシウムを 300部使用した以外は同様にサンプルを調製し評価を行なった。
比較例３
実施例１のシリコーンゴムコンパウンドにおいて、アルミナとしてナトリウム含有量200ppmで粒子径12μｍの球状アルミナを 350部使用した以外は同様にサンプルを調製し評価を行なった。
比較例４
実施例１のシリコーンゴムコンパウンドにおいて、アルミナとして粒子径２μｍのものを使用した以外は同様にサンプルを調製し評価を行なった。
これらの結果を表１に示す。
【００１６】
【表１】
0003727450.tif 000002