(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
注型タイプのポリウレタンエラストマーからなる、クリーニングブレードに用いられるポリウレタンエラストマー組成物であって、２官能ポリオールと、ポリイソシアネートと、硬化剤と、ウレタン化反応を促進するイミダゾール系化合物である正触媒と、温度に応じて前記正触媒の触媒能を制限するカルボン酸化合物である負触媒と、前記ポリイソシアネートのイソシアネート基を保護するブロック剤と、を含むことを特徴とする、ポリウレタンエラストマー組成物。
【請求項２】
前記２官能ポリオール及び前記ポリイソシアネートを含む第１液と、前記硬化剤及び前記負触媒を含む第２液との混合液であり、
前記正触媒は、前記第１液及び前記第２液の少なくとも一方に含有され、
前記ブロック剤は、前記第１液及び前記第２液の少なくとも一方に含有されていることを特徴とする、請求項１に記載のポリウレタンエラストマー組成物。
【請求項３】
前記正触媒は、前記第２液に含有されていることを特徴とする、請求項２に記載のポリウレタンエラストマー組成物。
【請求項４】
前記２官能ポリオール及び前記ポリイソシアネートの少なくとも一部をプレポリマー化したウレタンプレポリマーを含むことを特徴とする、請求項１から請求項３の何れか一項に記載のポリウレタンエラストマー組成物。
【請求項５】
ポリウレタンエラストマー組成物から得られる、注型タイプのポリウレタンエラストマーを用いたクリーニングブレードの製造方法であって、
２官能ポリオール、ポリイソシアネート、硬化剤、ウレタン化反応を促進するイミダゾール系化合物である正触媒、温度に応じて前記正触媒の触媒能を制限するカルボン酸化合物である負触媒、及び前記ポリイソシアネートのイソシアネート基を保護するブロック剤を混合して混合液であるポリウレタンエラストマー組成物を調製する調製工程と、
前記混合液を注型により硬化して得られる硬化物であるポリウレタンエラストマーからクリーニングブレードを成形する成形工程と、を有することを特徴とする、クリーニングブレードの製造方法。
【請求項６】
前記調製工程は、
前記２官能ポリオール及び前記ポリイソシアネートを含み、場合によって前記正触媒及び前記ブロック剤の少なくとも一方を含む第１液を調製する第１調製工程と、
前記硬化剤及び前記負触媒を含み、場合によって前記正触媒及び前記ブロック剤の少なくとも一方を含む第２液を調製する第２調製工程と、
前記第１液と前記第２液とを混合して前記混合液であるポリウレタンエラストマー組成物を調製する第３調製工程と、を有していることを特徴とする、請求項５に記載のクリーニングブレードの製造方法。
【請求項７】
前記第２調製工程では、前記正触媒を含む前記第２液を調製することを特徴とする、請求項６に記載のクリーニングブレードの製造方法。
【請求項８】
前記２官能ポリオール及び前記ポリイソシアネートの少なくとも一部をプレポリマー化したウレタンプレポリマーを含むことを特徴とする、請求項５から請求項７の何れか一項に記載のクリーニングブレードの製造方法。
【請求項９】
請求項１から請求項４の何れか一項に記載のポリウレタンエラストマー組成物の硬化物の成形体であることを特徴とする、クリーニングブレード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリウレタンエラストマー組成物、クリーニングブレードの製造方法及びクリーニングブレードに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に電子写真プロセスでは、電子写真感光体に対して、少なくともクリーニング、帯電、露光、現像及び転写の各プロセスが実行される。各プロセスでは、感光体ドラムの表面に残存するトナーを除去・清掃するクリーニングブレード、感光体に一様な帯電を付与する導電性ロール、トナー像を転写する転写ベルト等が用いられている。そして、クリーニングブレードは、塑性変形や耐摩耗性等の観点から、主に熱硬化性ポリウレタン樹脂により製造される。【０００３】
ポリウレタン製のクリーニングブレードは、例えば、ポリイソシアネート、ポリオール、硬化剤、触媒、その他の必要な成分を用い、プレポリマー法、セミワンショット法、ワンショット法等の方法により製造される。【０００４】
例えば、プレポリマー法を用いてクリーニングブレードを製造する場合には、クリーニングブレード用の成形型（金型）を準備し、この金型内にポリウレタン樹脂の原料となる液状組成物を注入する。次に、金型内の液状組成物を硬化（ウレタン化）して得られた硬化物を脱型することにより、ポリウレタン硬化物が得られる。最後に、得られたポリウレタン硬化物を所定寸法に成形し、支持体となる金具を装着してクリーニングブレードが得られる。なお、プレポリマー法では、例えば、ポリイソシアネートとポリオールとを部分的に重合したプレポリマーを調製し、このプレポリマーに、硬化剤、触媒、その他の必要な成分を添加して液状組成物を作製する。【０００５】
プレポリマー法によるクリーニングブレードの製造においては、ポットライフ（各原料の混合時から液状組成物が固化して注入不能となるまでの固化時間）や硬化時間が製造効率に大きく影響する。硬化時間が長ければ、金型数の増加等により多大な投資が必要となる。このため、硬化時間の短縮方法について様々な検討がなされている（例えば特許第４５８５３６０号公報（特許文献１）、特許第４５８５３６０号公報（特許文献２）、特開２００７−１７８７７３号公報（特許文献３）、特許第５４９２７４６号公報（特許文献４）参照）。【０００６】
液状組成物の硬化時間を短縮する方法としては、触媒の添加が一般的である。ウレタン化反応における汎用触媒としては、トリエチレンジアミン（ＴＥＤＡ）やジメチルイミダゾール（ＤＭＩＺ）等のアミン系触媒が知られている。プレポリマー法において、通常の触媒量の汎用触媒を使用する場合、硬化時間は短縮されるものの、ポットライフが短く加工性に劣るという問題があった。一方、反応活性抑制のため液温を低くすると、液状組成物の粘度が高くなり、作業性や歩留りが悪化するという問題が生じる。【０００７】
また、さらに硬化時間を短縮したい場合は、触媒量の増加に伴い液状組成物の反応速度も上がる。すると、液状組成物の粘性の増加により、必要量の液状組成物を金型へ注入することが困難となる。また、注入の前段階で硬化したポリウレタン屑が、液状組成物中に混合するという問題も生じる。何れにしても、触媒量の増量は不良品の増加に繋がることがある。また、液状組成物の粘性の増加により、大型の製品を製造することができないという問題もある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み、クリーニングブレードに要求される材料特性を維持すると共に、ポットライフ及び加硫特性の改善を両立することが可能なポリウレタンエラストマー組成物、クリーニングブレードの製造方法及びクリーニングブレードを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、注型タイプのポリウレタンエラストマーからなる、クリーニングブレードに用いられるポリウレタンエラストマー組成物であって、２官能ポリオールと、ポリイソシアネートと、硬化剤と、ウレタン化反応を促進するイミダゾール系化合物である正触媒と、温度に応じて前記正触媒の触媒能を制限するカルボン酸化合物である負触媒と、前記ポリイソシアネートのイソシアネート基を保護するブロック剤と、を含むことを特徴とするポリウレタンエラストマー組成物である。【００１０】
本発明の他の態様は、ポリウレタンエラストマー組成物から得られる、注型タイプのポリウレタンエラストマーを用いたクリーニングブレードの製造方法であって、２官能ポリオール、ポリイソシアネート、硬化剤、ウレタン化反応を促進するイミダゾール系化合物である正触媒、温度に応じて前記正触媒の触媒能を制限するカルボン酸化合物である負触媒、及び前記ポリイソシアネートのイソシアネート基を保護するブロック剤を混合して混合液であるポリウレタンエラストマー組成物を調製する調製工程と、前記混合液を注型により硬化して得られる硬化物であるポリウレタンエラストマーからクリーニングブレードを成形する成形工程と、を有することを特徴とするクリーニングブレードの製造方法である。【００１１】
本発明のさらに他の態様は、本発明の実施態様のポリウレタンエラストマー組成物の硬化物の成形体であることを特徴とする、クリーニングブレードである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、クリーニングブレードに要求される材料特性を維持すると共に、ポットライフ及び加硫特性の改善を両立することが可能なポリウレタンエラストマー組成物、クリーニングブレードの製造方法及びクリーニングブレードを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るクリーニングブレードの一例を示す断面図である。
【図２】各サンプルの加硫時間と固化時間との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施形態に係るポリウレタンエラストマー組成物について詳細に説明する。なお、本実施形態では、ポリウレタンエラストマー組成物を画像形成装置のクリーニングブレードに用いた場合を例に挙げて説明するが、ポリウレタンエラストマー組成物の適用例はクリーニングブレードに限定されない。
【００１５】
（実施形態１）
（クリーニングブレード）
図１は、本発明の実施形態に係るクリーニングブレードの一例を示す断面図である。図１に示すように、クリーニングブレード１は、ブレード本体（これ自体をクリーニングブレードともいう）１０と支持部材２０とを備えており、ブレード本体１０と支持部材２０とは図示されない接着剤を介して接合されている。ブレード本体１０は、ゴム基材（ポリウレタン）の成形体である弾性体１１で構成される。
【００１６】
ブレード本体１０を構成する弾性体１１は、注型タイプのポリウレタンエラストマーからなる。ポリウレタンエラストマーは、ポリウレタンエラストマー組成物の硬化物である。注型タイプのポリウレタンエラストマーとは、ポリウレタンエラストマー組成物を注型成形法により加工して得たポリウレタンエラストマーのことである。ポリウレタンエラストマーを成形してブレード本体１０を構成する弾性体１１（成形体）とする。このようなポリウレタンエラストマー組成物は、２官能ポリオール、ポリイソシアネート、硬化剤、正触媒、負触媒、ブロック剤、及びその他の必要な成分を含んでいる。
【００１７】
本実施形態で適用可能な２官能ポリオールは長鎖ポリオールであり、例えば、ポリエステルポリオール、ジオールとアルキルカーボネートの反応により得られるポリカーボネートポリオール、カプロラクトン系のポリオール、ポリエーテルポリオール等を挙げることができる。なお、長鎖ポリオールは数平均分子量が１０００〜４０００であるのが好ましく、更に好ましくは１０００〜３０００であり、特に好ましくは１０００〜２０００である。これらの２官能ポリオールは、単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００１８】
ポリイソシアネートの具体例としては、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、４，４′−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（Ｈ−ＭＤＩ）、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート（ＴＭＨＤＩ）、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、３，３′−ジメチルビフェニル−４，４′−ジイルジイソシアナート（ＴＯＤＩ）、ナフチレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、キシレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート(ＨＤＩ)、パラフェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）、リジンジイソシアネートメチルエステル（ＬＤＩ）、ジメチルジイソシアネート(ＤＤＩ)、等が挙げられ、これらの多量体及び変性体等であってもよい。また、これらのポリイソシアネートは、単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも強度や耐摩耗性の観点から、ＭＤＩやＴＯＤＩを用いることが好ましい。
【００１９】
本実施形態では、２官能ポリオール及びポリイソシアネートの少なくとも一部がプレポリマー化したウレタンプレポリマーを用いてもよい。ここで、ウレタンプレポリマーとは、２官能ポリオールとポリイソシアネートとのウレタン化反応をある程度まで進行させて、これらを部分的に重合した（ウレタン結合を形成した）未加硫の化合物である。ウレタンプレポリマーの末端はイソシアネート基（−Ｎ＝Ｃ＝Ｏ）であり、この末端基（ＮＣＯ末端）と、硬化剤を反応させる（ウレタン結合を形成する）ことで、ポリウレタンエラストマーを形成する。２官能ポリオール及びポリイソシアネートは、事前にある程度までウレタン化反応を進行させたウレタンプレポリマーとすることにより、ポリウレタンエラストマー組成物の品質の安定化を図ることができる。その結果、このようなポリウレタンエラストマー組成物を用いて、高品質なクリーニングブレード１を製造することができる。
【００２０】
このようなウレタンプレポリマーを用いる場合、ポリウレタンエラストマー組成物は、所定のウレタンプレポリマーと共に、必要に応じて他の２官能ポリオール及びポリイソシアネートを含有するように調製される。よって、本明細書において、「ポリウレタンエラストマー組成物が２官能ポリオール及びポリイソシアネートを含む」とは、２官能ポリオール及びポリイソシアネートの少なくとも一部がウレタンプレポリマーとなっている場合を含む概念である。
【００２１】
硬化剤としては、数平均分子量が５００以下の低分子量ポリオール（短鎖ポリオール）であれば特に限定されず、２官能ポリオール、多価アルコール等を用いることができる。これらの硬化剤は、単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００２２】
２官能の低分子量ポリオールとしては、エチレングリコール（ＥＧ）、ジエチレングリコール（ＤＥＧ）、プロピレングリコール（ＰＧ）、１，３−プロパンジオール（ＰＤ）、１，４−ブタンジオール（ＢＤ）、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール（ＨＤ）、１，４−シクロヘキサンジオール、パラキシリレングリコール、トリエチレングリコール、１，４−ビス（２−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン（ＢＨＥＢ）等が挙げられる。これらの２官能ポリオールの中でも、高硬度なポリウレタンエラストマー組成物の硬化物を生成することができることから、分子量が２００以下のものを用いることが好ましい。
【００２３】
多価アルコールとしては、グリセリン、１，２，４−ブタントリオール、トリメチロールエタン（ＴＭＥ）、１，１，１−トリメチロールプロパン（ＴＭＰ）、１，２，６−ヘキサントリオール等の３官能脂肪族ポリオール；３官能脂肪族ポリオールにエチレンオキシド、ブチレンオキシド等を付加したポリエーテルトリオール；３官能脂肪族ポリオールにラクトン等を付加したポリエステルトリオール；ジグリセリン（ジグリセロール）等の４官能脂肪族ポリオール等が挙げられる。これらの多価アルコールの中でも、分子量が３００以下のものを用いることが好ましい。分子量が３００以下の多価アルコールを含有することにより、多官能の水酸基がイソシアネート基と反応し、３次元網目構造を持つ高架橋密度の弾性体１１を得ることができる。
【００２４】
上記の中では、１，４−ブタンジオール（ＢＤ）等の２官能ポリオールや、１，１，１−トリメチロールプロパン（ＴＭＰ）、ジグリセリン（ジグリセロール）等の多価アルコールが好ましく、これらを併用することが更に好ましい。
【００２５】
正触媒は、ウレタン化反応を促進するものである。このような触媒であれば特に限定されず、例えば３級アミン触媒を挙げることができる。具体的には、ジメチルエタノールアミン等のアミノアルコール；トリエチルアミン等のトリアルキルアミン；Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１，３−ブタンジアミン等のテトラアルキルジアミン；ＴＥＤＡ、ピペラジン系、トリアジン系、イミダゾール系化合物等を用いることができる。イミダゾール系化合物としては、１−メチルイミダゾール、１−イソブチル−２−メチルイミダゾール、１，２−ジメチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール等が挙げられる。これらの中では、２−エチル−４−メチルイミダゾールが好ましい。
【００２６】
負触媒は、温度に応じて正触媒の触媒能を制限することが可能なものである。具体的には、ポリウレタンエラストマー組成物の液温が硬化反応（ウレタン化反応）の開始温度未満であるとき、即ち未硬化反応時（例えば室温時）に、負触媒と正触媒とで塩（錯体）を形成し、正触媒の触媒能を制限してウレタン化反応を抑制する。一方、ポリウレタンエラストマー組成物の液温がウレタン化反応の開始温度以上であるとき、即ち硬化反応時（例えば１２０℃〜２００℃の高温時）には、錯体が熱により解離し正触媒が触媒能を発揮するためウレタン化反応を促進する。つまり、負触媒は、ポリウレタンエラストマー組成物の液温に応じて、ウレタン化反応の抑制又は促進する感温性を付与するものである。感温性を付与する負触媒を用いることにより、ポットライフ（各原料の混合時からポリウレタンエラストマー組成物が固化して注入不能となるまでの固化時間）を延長することができる。また、ポリウレタンエラストマー組成物が最適加硫点（ｔ９０）に達するまでに要した時間（加硫時間）を短縮することができる。従って、負触媒と正触媒との併用により、ポットライフ及び加硫特性の改善を両立することができる。
【００２７】
負触媒としては、上述のように温度に応じて正触媒の触媒能を制限することが可能なものであれば特に限定されず、例えば、ヒドロキシ酸等のカルボン酸化合物を用いることができる。これらの負触媒は、単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００２８】
ヒドロキシ酸としては、グリコール酸、乳酸、タルトロン酸、グリセリン酸、ヒドロキシ酪酸（２−ヒドロキシ酪酸、３−ヒドロキシ酪酸、γ−ヒドロキシ酪酸）、リンゴ酸、酒石酸（２，３−ジヒドロキシブタン二酸）、シトラマル酸、クエン酸、イソクエン酸、ロイシン酸、メバロン酸、パントイン酸、リシノール酸、リシネライジン酸、セレブロン酸、キナ酸、シキミ酸等の脂肪族ヒドロキシ酸；サリチル酸、クレオソート酸（ホモサリチル酸、ヒドロキシ（メチル）安息香酸）、バニリン酸、シリング酸等のモノヒドロキシ安息香酸誘導体；ピロカテク酸、レソルシル酸、プロトカテク酸、ゲンチジン酸、オルセリン酸等のジヒドロキシ安息香酸誘導体；没食子酸等のトリヒドロキシ安息香酸誘導体；マンデル酸、ベンジル酸、アトロラクチン酸等のフェニル酢酸誘導体；メリロト酸、フロレト酸、クマル酸、ウンベル酸、コーヒー酸、フェルラ酸、シナピン酸等のケイヒ酸誘導体又はヒドロケイヒ酸誘導体等の芳香族ヒドロキシ酸等が挙げられる。これらの中では、酒石酸（２，３−ジヒドロキシブタン二酸）が好ましい。
【００２９】
ブロック剤は、ポリイソシアネートのイソシアネート基を保護（ブロック）し、ウレタン化反応の進行を制限することが可能なものである。このようなブロック剤を用いることにより、ポリウレタンエラストマー組成物の液温が硬化反応（ウレタン化反応）の開始温度未満であるときに、イソシアネート基が保護され、ウレタン化反応を抑制することができる。その結果、ポットライフを改善（固化時間を延長）することができる。なお、ブロック剤は、ポリウレタンエラストマー組成物の液温がウレタン化反応の開始温度以上であるときには、ウレタン化反応に関与せず、当該反応を阻害することがない。
【００３０】
ブロック剤としては、マロン酸、２，４−ペンタンジオン（アセチルアセトン）等の活性メチレン化合物；メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、２−エトキシヘキサノール、２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエタノール、２−エトキシエタノール、シクロヘキサノール等のアルコール類；フェノール、ｏ−ニトロフェノール、ｐ−クロロフェノール、ｏ−クレゾール、ｍ−クレゾール、ｐ−クレゾール等のフェノール類；ε−カプロラクタム等のラクタム類；アセトンオキシム、メチルエチルケトンオキシム、メチルイソブチルケトンオキシム、シクロヘキサノンオキシム、アセトフェノンオキシム、ベンゾフェノンオキシム等のオキシム類；ピラゾール、３，５−ジメチルピラゾール、３−メチルピラゾール等のピラゾール類；ドデカンチオール、ベンゼンチオール等のチオール類等が挙げられる。これらの中では、２，４−ペンタンジオン（アセチルアセトン）が好ましい。これらのブロック剤は、単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３１】
ポリウレタンエラストマー組成物は、必要に応じて有機溶剤を含むことができる。有機溶剤は、ポリウレタンエラストマー組成物の各成分を溶解するものであれば特に限定されないが、ポリイソシアネートと反応し得る活性水素を持たないものが好適に用いられる。そのような有機溶剤としては、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、アセトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、トルエン、キシレン等が挙げられる。これらの中では、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、アセトン、酢酸エチルが好ましい。
【００３２】
また、ポリウレタンエラストマー組成物は、必要に応じて他の成分を含んでもよい。他の成分としては、例えば、加水分解防止剤、老化防止剤等が挙げられる。
【００３３】
なお、ポリウレタンエラストマー組成物における各成分の配合割合は、クリーニングブレード１（ブレード本体１０）に要求される材料特性に応じて適宜設計され得る。クリーニングブレードの機能上、ポリウレタンエラストマー組成物の硬度（ＪＩＳ  Ａ）が６０〜８０となるよう調整されることが好ましい。
【００３４】
ポリウレタンエラストマー組成物は、上述した配合により調製された混合液であるが、別々に調製した２液を混合して得られたものであってもよい。この場合、混合液（ポリウレタンエラストマー組成物）は、２官能ポリオール及びポリイソシアネートを含む第１液（Ａ液ともいう）と、硬化剤及び負触媒を含む第２液（Ｂ液ともいう）とを混合して得られる。何れかの方法により得られた混合液（ポリウレタンエラストマー組成物）は、硬化して硬化物（ポリウレタンエラストマー）とし、成形してクリーニングブレード１のブレード本体１０を作製することができる。なお、２官能ポリオール及びポリイソシアネートの少なくとも一部は、ウレタンプレポリマーとしてもよい。
【００３５】
正触媒は、第１液及び第２液の何れか一方に含まれていればよく、特に、第２液に含まれているのが好ましい。これは、正触媒のみを第１液に添加すると、ポリイソシアネートのイソシアネート基（−Ｎ＝Ｃ＝Ｏ）の活性が高まり、副反応（イソシアネート２量体化）の進行や水分による失活（ウレア化）が懸念され、第１液の貯蔵安定性が悪化するからである。
【００３６】
そこで、副反応の進行やウレア化を抑制する観点から、負触媒は、正触媒を含有する第２液に含まれているのが好ましい。また、負触媒として例えば酒石酸を用いた場合には、高融点の酒石酸が第１液には溶解し難く、第１液及び第２液の混合時、即ちポリウレタンエラストマー組成物の液温がウレタン化反応の開始温度未満であるときに、正触媒の触媒能を制限することが困難となる。
【００３７】
また、ブロック剤は、ポリウレタンエラストマー組成物の液温が硬化反応（ウレタン化反応）の開始温度未満であるときに、ウレタン化反応の進行を制限することができれば、添加方法は制限されない。即ち、ブロック剤は、第１液及び第２液の何れか一方に含まれていればよく、必要に応じて第１液及び第２液の両方に含まれていてもよい。或いは、個別に調製されたブロック剤を、第１液及び第２液の混合時に添加して混合液としてもよい。
【００３８】
なお、弾性体１１は、その表層部に所定厚さｔを有する表面処理層１２が形成されていてもよい。表面処理層１２は、例えば、弾性体１１の表層部に表面処理液を含浸させ硬化することにより形成することができる。表面処理層１２は、表面処理液に含有されるポリイソシアネートを含む硬化物であって、弾性体１１のポリオール成分と反応したものを用いることができる。表面処理層１２は、例えば、弾性体１１のクリーニング対象と当接する部分に少なくとも形成すればよい。
【００３９】
表面処理層１２を形成するために用いられる表面処理液は、例えば、ポリイソシアネートと有機溶剤とを含有する。表面処理液に含有されるポリイソシアネートや有機溶剤としては、上記のものを適用することができる。なお、表面処理液は、必要に応じて他の成分が含まれていてもよい。
【００４０】
このような表面処理液を用いて形成した表面処理層１２は、薄くても高硬度で低摩擦となり、耐カケ性、フィルミングの抑制性及びクリーニング性に優れたものとなる。なお、表面処理液は、弾性体１１への濡れ性、浸漬程度や表面処理液の有効期間を考慮して適宜選定される。
【００４１】
（クリーニングブレードの製造方法）
本発明の実施形態に係るクリーニングブレード１の製造方法は、上述したポリウレタンエラストマー組成物から得られる注型タイプのポリウレタンエラストマーを用いたものである。ここで、クリーニングブレードの製造方法は特に限定されないが、例えば、２官能ポリオール、ポリイソシアネート、硬化剤、正触媒、負触媒、ブロック剤、及びその他の必要な成分を混合して混合液としたポリウレタンエラストマー組成物を用いる、１液硬化型（以下、「第１の製造方法」という）であってもよいし、各成分を含んだ２液を調製した後に混合して混合液としたポリウレタンエラストマー組成物を用いる、２液硬化型（以下、「第２の製造方法」という）であってもよい。
【００４２】
例えば、第１の製造方法は、２官能ポリオール、ポリイソシアネート、硬化剤、正触媒、負触媒、及びブロック剤を混合して混合液であるポリウレタンエラストマー組成物を調製する調製工程と、調製した混合液を注型により硬化して得られる硬化物であるポリウレタンエラストマーからクリーニングブレードを成形する成形工程と、を有している。
【００４３】
また、第２の製造方法は、２官能ポリオール及びポリイソシアネートを含む第１液を調製する第１調製工程と、短鎖ポリオールである硬化剤及びカルボン酸化合物である負触媒を含む第２液を調製する第２調製工程と、調製した第１液と第２液とを混合して混合液であるポリウレタンエラストマー組成物を調製する第３調製工程と、調製した混合液を注型により硬化して得られる硬化物であるポリウレタンエラストマーからブレード本体１０（クリーニングブレード１）を成形する成形工程と、を有している。
【００４４】
第１の製造方法及び第２の製造方法は、プレポリマー法を用い、調製した混合液を注入機にて混合した後、金型（成形型）へ圧縮・注入し、金具（ブレード本体１０の保持具である支持部材２０）と一体成形することが可能な一体成形型射出機を適用してもよいが、これに限定されない。例えば、プレポリマー法以外に、セミワンショット法、ワンショット法等の方法を用いてもよいし、成形工程により得られたブレード本体１０と支持部材２０との一体化を、他の装置を用いて行ってもよい。
【００４５】
これらの製造方法では、２官能ポリオール及びポリイソシアネートの少なくとも一部を、ウレタンプレポリマーとしてもよい。第２の製造方法でウレタンプレポリマーを用いる場合には、２官能ポリオール及びポリイソシアネートのウレタンプレポリマー化のタイミングは特に限定されないが、例えば、第１調製工程や第３調製工程において行ってもよい。２官能ポリオール及びポリイソシアネートの反応の進行度（モノマーの重合度）は、反応温度や反応時間を調節することによって制御することができる。
【００４６】
これらの製造方法の成形工程において、得られたポリウレタンエラストマー組成物を硬化してエラストマーとする際の硬化温度は、クリーニングブレード１（ブレード本体１０）に要求される材料特性に応じて適宜変更可能であるが、例えば、１２０℃〜２００℃とすることが好ましい。
【００４７】
本発明のポリウレタンエラストマー組成物は、２官能ポリオール、ポリイソシアネート、硬化剤、正触媒、負触媒、ブロック剤、及びその他の必要な成分を含んでいる。また、本発明のポリウレタンエラストマー組成物は、ウレタン化反応を促進する正触媒と、温度に応じて正触媒の触媒能を制限することが可能な負触媒とを併用し、且つ温度に応じてイソシアネート基を保護することが可能なブロック剤を含んでいるため、クリーニングブレードに要求される材料特性を維持すると共に、ポットライフ及び加硫特性の改善を両立することができる。
【実施例】
【００４８】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明を限定するものではない。【００４９】
（サンプル１）
２官能ポリオールとしてエステル系ポリオール（ＤＩＣ（株）製、Ｐｏｌｙｌｉｔｅ  ＣＴ−４１１７）と、ポリイソシアネートとして４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（三井化学（株）製、コスモネートＰＨ）とを、下記表１に示した配合割合で混合・反応させた。その後８０℃に温調し、ＮＣＯ末端プレポリマーとポリイソシアネートとの混合液（Ａ液）を得た。【００５０】
硬化剤として１，４−ブタンジオール（三菱化学（株）製、１，４Ｂｕｔａｎｅｄｉｏｌ）、１，１，１−トリメチロールプロパン（広栄化学工業（株）製、Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｏｌｐｒｏｐａｎｅ）及びジグリセロール（阪本薬品工業（株）製、ジグリセリンＳ）、ブロック剤として２，４−ペンタンジオン（東京化成工業（株）製、アセチルアセトン）、正触媒として２−エチル−４−メチルイミダゾール（三菱化学（株）製、ｊＥＲキュア（登録商標）ＥＭＩ２４）を、下記表１に示した配合割合で加え、８０℃下で溶解させた後、負触媒として２，３−ジヒドロキシブタン二酸（和光純薬工業（株）製、酒石酸）を、下記表１に示した配合割合で加え、溶解するまで撹拌した。その後、室温まで自然冷却し混合液（Ｂ液）を得た。【００５１】
得られたＡ液及びＢ液を、サンプル１とした。【００５２】
（サンプル２〜９）
Ａ液及びＢ液を、下記表１に示した配合割合で調製したこと以外はサンプル１と同様にして調製し、それぞれサンプル２〜９とした。【００５３】
＜特性評価試験１：ポットライフ＞
サンプル１〜９のＡ液及びＢ液を混合して混合液を調製した。得られた各混合液をおおよそ廃棄し、残分を室温で２時間静置し、目視によって各混合液の相状態の経時変化を観察して混合液が固化するまでの時間（固化時間）を計測し、所定の判定基準に基づき評価し、その結果を下記表１に示した。なお、下記表１における判定基準は、固化時間が３０分以上であったものを「Ａ」、１５分超過３０分未満であったものを「Ｂ」、１５分以下であったものを「Ｃ」とした。なお、サンプル６〜８の固化時間は、２０分以上３０分未満であったので、「Ｂ」とした。【００５４】
＜特性評価試験２：加硫特性＞
サンプル１〜９のＡ液及びＢ液を混合して混合液を調製した。次に、レオメータの金型温度を１８０℃に設定し、得られたサンプル１〜９の各混合液を金型に注入した。得られたサンプル１〜９の各混合液の粘度変化により、各混合液が最適加硫点（ｔ９０）に達するまでに要した時間（加硫時間）を測定し、所定の判定基準に基づき評価し、その結果を下記表１に示した。なお、下記表１における判定基準は、加硫時間が２０分以内であったものを「良」、２０分を超過したものを「不良」とした。【００５５】
＜特性評価試験３：貯蔵安定性＞
サンプル７，８のＡ液を８０℃で２時間静置し、目視によって２時間後の各Ａ液の外観を観察し、所定の判定基準に基づき評価し、その結果を下記表１に示した。なお、下記表１における判定基準は、外観が透明であったものを「良」、白濁したものを「不良」とした。【００５６】
＜特性評価試験４：溶解性＞
サンプル３，９のＡ液及びＢ液について、目視によって両液中の溶け残りを観察し、所定の判定基準に基づき評価し、その結果を下記表１に示した。なお、下記表１における判定基準は、両液中に溶け残りがなかったものを「良」、溶け残りがあったものを「不良」とした。【００５７】
【表１】
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【００５８】
＜考察＞
上記試験１において、サンプル４とサンプル５，６とを比較した。ここで、図２は、各サンプルの加硫時間と固化時間との関係を示したグラフである。上記表１及び図２に示した通り、サンプル５、６のようにブロック剤をＡ液及びＢ液の何れかに添加すると、サンプル４よりも固化時間が延長された。【００５９】
また、上記試験１において、サンプル７とサンプル８とを比較した。上記表１及び図２に示した通り、サンプル８のようにＡ液に正触媒を添加するとサンプル７よりも固化時間が短縮し、サンプル７のようにＢ液に正触媒を添加するとサンプル８よりも固化時間が延長された。これは、Ｂ液への正触媒の添加により、ポリイソシアネートのイソシアネート基の活性が高まり、副反応（イソシアネート２量体化）の進行や水分による失活（ウレア化）が原因と考えられる。【００６０】
上記試験１，２において、サンプル１とサンプル７〜９とを比較した。上記表１及び図２に示した通り、サンプル１のようにＢ液に正触媒に加えて負触媒を添加すると、サンプル７〜９よりも固化時間が延長し、加硫時間は良好のまま維持された。【００６１】
これは、２液混合時（室温〜８０℃時）、即ち未硬化反応時において、正触媒と負触媒により錯体が形成されるため、正触媒の触媒能が制限されてウレタン化反応の進行が抑制されることで、サンプル７〜９よりもサンプル１の固化時間が延長されると考えられる。また、金型注入時（１８０℃）、即ち硬化反応時において、正触媒と負触媒により形成された錯体が熱により解離し、正触媒が触媒能を発揮したため加硫時間は良好のまま維持されると考えられる。【００６２】
上記試験１，２において、サンプル１、２とサンプル５〜９とを比較した。上記表１及び図２に示した通り、サンプル１、２のようにブロック剤をＡ液及びＢ液の何れかに添加すると共に、正触媒及び負触媒をＢ液に添加すると、サンプル５〜９よりも固化時間が３０分以上に延長されると共に、加硫時間が２０分以下に短縮されて加硫特性が改善された。【００６３】
つまり、サンプル１、２は、正触媒及び負触媒の併用に加えてブロック剤の添加により、サンプル５〜９よりも固化時間が３０分以上に延長されると共に、加硫時間が２０分以下に短縮された状態が維持されて、固化時間の延長と加硫時間の短縮が両立できると考えられる。【００６４】
上記試験３において、サンプル７とサンプル８とを比較した。上記表１に示した通り、Ａ液への正触媒の添加により、サンプル８のＡ液中に白濁が確認された。これは、イソシアネート基の活性が高まり、イソシアネート２量体化や吸湿によるウレア化による副反応が進行するためと考えられる。一方、サンプル７はＢ液に正触媒を添加しても透明状態を保持しており、特に問題がなかった。従って、副反応抑制の観点から、正触媒はＢ液に添加した方がよいことが確認された。【００６５】
上記試験４において、サンプル３とサンプル９とを比較した。上記表１に示した通り、負触媒は、サンプル９のようにＡ液には溶けないが、サンプル３のようにＢ液には溶けることが確認された。【００６６】
＜まとめ＞
ブロック剤は、Ａ液及びＢ液のどちらに添加しても、機能的に問題がないことが明らかとなった。何れの場合においても、ブロック剤を添加しなかった場合よりも固化時間の延長が可能となり、ポットライフを改善することができる。【００６７】
また、正触媒及び負触媒を併用すると共に、正触媒及び負触媒をＢ液に添加する必要があることが明らかとなった。これにより、各触媒を併用せずにＢ液に添加しない場合と比較して、固化時間の延長によりポットライフが改善されると共に、加硫時間の短縮により加硫特性が改善され、ポットライフ及び加硫特性の改善を両立することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明に係るポリウレタンエラストマー組成物を用いて製造されたクリーニングブレードは、電子写真式複写機及びプリンタ、又はトナージェット式複写機及びプリンタ等の画像形成装置に用いられるクリーニングブレードに用いて好適であるが、その他の用途で用いることもできる。その他の用途としては、例えば、各種ブレード、クリーニングロール等が挙げられる。
【符号の説明】
【００６９】
１  クリーニングブレード
１０  ブレード本体
１１  弾性体
１２  表面処理層
２０  支持部材
【要約】
【課題】クリーニングブレードに要求される材料特性を維持すると共に、ポットライフ及び加硫特性の改善を両立することが可能なポリウレタンエラストマー組成物、クリーニングブレードの製造方法及びクリーニングブレードを提供する。
【解決手段】注型タイプのポリウレタンエラストマーからなる、クリーニングブレードに用いられるポリウレタンエラストマー組成物であって、２官能ポリオールと、ポリイソシアネートと、硬化剤と、ウレタン化反応を促進するイミダゾール系化合物である正触媒と、温度に応じて正触媒の触媒能を制限するカルボン酸化合物である負触媒と、ポリイソシアネートのイソシアネート基を保護するブロック剤と、を含む。
【選択図】なし【図１】
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【図２】
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