(57)【要約】【課題】表面抵抗率のバラツキを改善することが可能な半導電性材料の押出成形方法及びそれを用いて製造したシームレスベルトを提供する。【解決手段】半導電性熱可塑性樹脂組成物を複数の流れが合流して円筒状に押出成形する成形方法において、隣接する各流路出口の流速分布における最大流速（Ｖｍａｘ）  の半分の流速（１／２  Ｖｍａｘ）になる地点間の距離Ｌが１０ｍｍ以内となるダイ２を使用して半導電性熱可塑性樹脂組成物を円筒状に押出成形する。【選択図】図５
2004243722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導電性熱可塑性樹脂組成物を複数の流れが合流して円筒状に押出成形する成形方法において、隣接する各流路出口の流速分布における最大流速（Ｖｍａｘ）  の半分の流速（１／２  Ｖｍａｘ）になる地点間の距離が１０ｍｍ以内となるダイを使用して前記半導電性熱可塑性樹脂組成物を円筒状に押出成形する半導電性材料の押出成形方法。
【請求項２】
前記ダイの流路出口の周長を流路数で除した長さで定義される流路の幅が２ｃｍ以下である請求項１に記載の半導電性材料の押出成形方法。
【請求項３】
前記半導電性熱可塑性樹脂組成物が熱可塑性樹脂に少なくとも一部が架橋したゴム成分を分散した構造を有し、該ゴム成分中に導電性充填剤を含有する請求項１または２に記載の半導電性材料の押出成形方法。
【請求項４】
請求項１，２または３に記載の半導電性材料の押出成形方法を用いて製造したシームレスベルト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導電性材料の押出成形方法及びそれを用いて製造したシームレスベルトに関し、更に詳しくは、表面抵抗率のバラツキを改善するようにした半導電性材料の押出成形方法及びそれを用いて製造したシームレスベルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、複写機やプリンタなどの電子写真方式を用いた画像形成装置に使用される、像担持体上に形成されたトナー像を転写する転写ベルトや、中間転写体や用紙を搬送する搬送ベルトなどのシームレスベルトは、押出機に供給して溶融混練した半導電性熱可塑性樹脂組成物を環状ダイに配置した複数の流路から円筒状に押出成形して製造するようにしている。
【０００３】
このような半導電性を有するシームレスベルトは、表面抵抗率のバラツキが大きいと、特にカラー画像において、部分的な転写効率の違いによって、部分的な色抜けなどが発生し、均一な高画質を得ることができないため、表面抵抗率のバラツキを極力小さくすることが求められている。
【０００４】
そこで、本出願人は、熱可塑性樹脂中に少なくとも一部が架橋したゴム成分を分散した構造を有し、該ゴム成分中に導電性充填剤を含有させた熱可塑性エラストマー組成物を半導電性熱可塑性樹脂組成物として提案している。導電性を有するゴム成分を熱可塑性樹脂中に均一的に分散させることが容易であるため、表面抵抗率のバラツキを大きく改善することができる事を開示した（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２５４０２２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許公報の導電性熱可塑性樹脂組成物においても、その抵抗値のバラツキは材料だけでなく、円筒を作る成形方法にも大きく依存している。
【０００７】
一般に円筒形状の薄もの製品を作成する方法としては、スパイダーダイと呼ばれる内部ダイ（マンドレル）を４ヶ所の支持体で固定して、その支持体間に樹脂を流して大きな４本の流路をストレートに押出していくダイと、スパイラルダイと呼ばれる４本〜８本の流れをあらかじめ作って、それらを周方向に回転させながら薄く引伸ばし、各流れを合流させていくダイ形状とがある。
【０００８】
ただ、いずれの方法においても、単純に上記ダイで半導電性樹脂組成物を用いて円筒状フィルムを作製しても、表面抵抗のバラツキが大きくなってしまう。このフィルムについて詳細に抵抗観察を行なってみると、複数の流れが合流して成形されている円筒フィルムの各流路の中心部において抵抗値が高く、端部で抵抗値が低くなるという現象が見られる。
【０００９】
これは、各流路内の中心部と端部で流速が異なるため、結果的に樹脂内に含まれる導電性物質の分散状態が異なってしまうことにより生じる現象であることがわかってきた。
【００１０】
本発明の目的は、表面抵抗率のバラツキを改善することが可能な半導電性材料の押出成形方法及びそれを用いて製造したシームレスベルトを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の半導電性材料の押出成形方法は、半導電性熱可塑性樹脂組成物を複数の流れが合流して円筒状に押出成形する成形方法において、隣接する各流路出口の流速分布における最大流速（Ｖｍａｘ）  の半分の流速（１／２  Ｖｍａｘ）になる地点間の距離が１０ｍｍ以内となるダイを使用して前記半導電性熱可塑性樹脂組成物を円筒状に押出成形することを特徴とする。
【００１２】
本発明のシームレスベルトは、上記半導電性材料の押出成形方法を用いて製造したことを特徴とする。
【００１３】
上述した本発明によれば、各流路では中央部で最大流速となり、流路端部側で最小流速になって流速差が生じるが、隣接する流路における最大流速の半分となる地点間の距離を１０ｍｍ以下にすることによって、半導電性熱可塑性樹脂組成物中の導電性充填剤を流路出口において従来より均一に分散させた状態で押し出すことができるため、表面抵抗率のバラツキを改善することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の半導電性材料の押出成形方法に使用される装置の一例を示し、１は半導電性熱可塑性樹脂組成物を押し出すスクリュー式の押出機、２は押出機１の先端に取り付けたダイであり、押出機１は、材料に剪断変形を加えながら溶融混練できるようになっている。
【００１６】
ダイ２は、図２に示すように、ダイ本体２ａとマンドレル２ｂから成り、マンドレル２ｂにはマニホールド３が開いている。押出機１から溶融混練された樹脂組成物が流れてくると、マニホールド３を通過する間に複数の流れに分岐され、再びダイ内部で合流し、ダイ出口から円筒状のフィルムとして押出される事になるのである。
【００１７】
図３に示すように樹脂組成物がマニホールド３を通過する際には、マニホールド３の数と同数の流路が形成される。この流路における樹脂組成物の流れ４は中心部が最も流速が速く、マニホールド壁面近傍が最低となる。次に、これらの流れはダイ内で引伸ばされ、合流していくが、マニホールド通過時の流速分布は維持
されていく。
【００１８】
以下、本発明の半導電性材料の押出成形方法を説明する。
【００１９】
本発明に用いられる半導電性熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂中にカーボンまたは金属粉などの導電性材料を分散させた組成物、あるいは、特開２００１−２５４０２２号公報にあるような熱可塑性樹脂中に導電性充填剤を含有し、一部が架橋したゴム成分を分散した組成物が挙げられる。
【００２０】
半導電性領域における抵抗値のバラツキを小さくできるという長所から、特に熱可塑性樹脂中に導電性充填剤を含む架橋ゴムを分散した半導電性樹脂組成物が好ましく用いる事ができる。
【００２１】
先ず、半導電性樹脂塑性物のペレットをホッパー１ａから押出機１内に供給する。ペレットはスクリューにより剪断変形を加えながら溶融混練する混練ゾーンに送られ、そこで剪断を受けながら溶融混練される。
【００２２】
溶融混練された半導電性樹脂組成物は、次いでダイ２から円筒状に押出成形される。その際、各流路出口の流速分布において、押し出される半導電熱可塑性樹脂組成物の最大流速（Ｖｍａｘ）  （流速の中央部で最大となる）の半分の流速（１／２  Ｖｍａｘ）になる地点が、隣接する各流路間で１０ｍｍ以内の距離となるようにしている。
【００２３】
本発明者らは、特開２００１−２５４０２２号公報に開示される半導電熱性可塑性エラストマー組成物を押し出してＯＡ機器に用いられるシームレスベルトを製造した際に、その利点を十分に生かすべく、押出成形方法に関して鋭意検討した結果、以下のことを知見した。以下、上記半導電性熱可塑性エラストマー組成物を例に説明する。
【００２４】
即ち、上記半導電性熱可塑性エラストマー組成物は、押出機１内ではスクリューの回転で導電材料を含む架橋ゴムが均一に分散されるが、その後通過するダイ２の内部では溶解状態で攪拌がないため、架橋ゴムに２次凝集が起こってくる。ダイ２内でマニホールド３によってつくられた各流路においては、中央部と流路端部側で流速差が生じるため、ダイ２内の滞留時間に部分的な差が生じ、その結果としてゴムの凝集具合が変化し、それが製造されたシームレスベルトにおける表面抵抗率のバラツキに影響していることがわかった。
【００２５】
例えば、ダイ内部に４つの流れがあった場合、このダイで作られた円筒フィルムを切り開いて各部分の表面抵抗値を測定すると、図４に示すように大きなピークが４ケ所観察される。表面抵抗の高い位置は流れの中央部にあたり、逆に抵抗の低い位置は流れの端部にあたる。これは、流れの中央部では流速が速いため、分散された架橋ゴムが分散を維持したまま、ダイ出口から押出されるのに対し、端部の場合は、流速が遅いために、ダイ内での滞留時間が長くなり、結果としてゴムの２次凝集が起こって抵抗が低下したものと考えられる。
【００２６】
特に、流速が最大流速の半分以下になる部分においては抵抗低下が大きく、円筒フィルム内の抵抗バラツキの均一化の妨げとなってくる。
【００２７】
そこで、本発明では、上述したように隣接する各流路出口での流速分布において最大流速の半分になる地点間の距離が１０ｍｍ以内となるようにして押し出すようにしたのである。このようにして円筒状に連続して押出成形された筒体を冷却した後、順次所定幅に切断してシームレスベルトを製造することができるが、上記のような関係を特定することで、導電性充填剤を含有させたゴム成分を熱可塑性樹脂中に従来より均一的に分散させた状態で押し出すことが可能になり、表面抵抗率のバラツキを０．８乗以内に抑えることができる。従って、表面抵抗率のバラツキの改善が可能になる。
【００２８】
本発明においてダイの流路出口での各流路の流速分布は以下の式によって求めることとする。
【００２９】
【数１】
2004243722.tif 000003
ここで、Ｖ：流路中のｂ地点での流速〔ｍｍ／ｓｅｃ〕
Ｖｍａｘ  ：最大流速（流路中心部：ｂ＝０での速度）〔ｍｍ／ｓｅｃ〕
Ｂ：流路の幅（ダイの流路出口の周長／流路数）〔ｍｍ〕
ｂ：流路の中心からある地点までの距離〔ｍｍ〕
ｍ：流れ指数（材料定数）
本式で流速が最大流速の半分になる地点（ｂ）は、
【００３０】
【数２】
2004243722.tif 000004
従って、隣接する各流路における最大流速の半分になる地点間の距離Ｌは図５に示すようになり、以下の式で表すことができる。
【００３１】
【数３】
2004243722.tif 000005
【００３２】
本発明において、上記のように最大流速の半分になる地点間の距離を小さくする手法としては、流路を更に分岐させて流路数を増加させるのがよい（式中のＢの値を小さくする）。ダイ２の流路出口の周長を流路数で除した長さで定義される流路の幅Ｂとしては、特に２ｃｍ以下となるようにするのがよい。この流路の幅Ｂが２ｃｍを超えると、表面抵抗率を改善することが難しくなる。下限としては、ダイ中のマニホールドを小さくし、多数にしていけば良いのだが、押出機の樹脂圧が上がってしまうので５ｍｍ程度が良い。
【００３３】
その他、樹脂配合でニュートン流体に近づけること、ダイ内流路をせまくすることでも可能である。
【００３４】
本発明は、上述したように熱可塑性樹脂中に少なくとも一部が架橋したゴム成分を分散した構造を有し、そのゴム成分中に導電性充填剤を含有させた熱可塑性エラストマー組成物を押し出す際に好適に用いることができるが、熱可塑性樹脂中にカーボンブラックなどの導電性充填剤を分散させるようにした半導電性熱可塑性樹脂組成物からなる半導電性材料の押出成形にも好適に使用することができる。
【００３５】
また、上記実施形態では、シームレスベルトを製造する例をとって説明したが、本発明の半導電性材料の押出成形方法は当然のことながらそれに限定されない。
【００３６】
【実施例】
以下、実施例を示して本発明を具体的に説明する。
組成物の調製
下記表１に示す配合で、以下のようにして各種の成形物を製造した。
【００３７】
まず、下記表１に示される組成物１のゴム成分を密閉式バンバリーミキサーにて初期温度４０℃で３分間混合し、ロールでシート化した後、ゴム用ペレタイザーにてペレット化した。
【００３８】
次いで、ゴムペレットと樹脂ペレットとを、２軸混練押出機に投入して溶融混練することで、マトリクスとしての樹脂成分中に、ドメインとして分散するゴム成分を動的に架橋させて、半導電性ベルト用熱可塑性エラストマー組成物を作製した。混練条件は、混練温度２００〜３２０℃、混練時間約３分間、せん断速度約１０００秒−１で実施した。得られた組成物は、水冷して樹脂用ペレタイザーでペレット化した。
【００３９】
また組成物２は２軸混練機にて、２種類の材料を上記同様の条件で混練してペレット化した。
ベルトの成形
得られた組成物は、単軸押出成形機から円筒成形によって、外径１７０ｍｍ、厚さ０．２ｍｍの筒状に成形し、その後、３５０ｍｍ幅に切断してベルトとした。
【００４０】
実験に用いたダイの流路出口の周長は６２８ｍｍ（φ２００ｍｍ）、リップ間隙は１ｍｍ品を使用した。変数としては、マニホールドの数を８から６６までの間で変量させ流路の数を変化させることにより、各流路間の  １／２Ｖｍａｘ  の地点の距離を変えている。成形条件は押出温度２５０℃、せん断速度１０００秒−１で行なった。
【００４１】
各方法により得られた各試験シームレスベルトを如何に示す測定条件により、表面抵抗率のバラツキを求めたところ、表２に示す結果を得た。
表面抵抗率のバラツキ
作製したベルトをその長さ方向と幅方向に３０ｍｍ間隔で切りとり、その中の任意の１０点について、ＪＩＳＫ６９１１に従い、体積固有抵抗値の対数をとり、最大値と最小値の差をｌｏｇばらつき（Ｒ）として示した。
【００４２】
【表１】
2004243722.tif 000006
【００４３】
【表２】
2004243722.tif 000007
表１から、本発明の方法は、表面抵抗率のバラツキを改善できることがわかる。
【００４４】
【発明の効果】
上述したように本発明は、各流路出口での最大流速の半分の流速になる地点の距離が隣接する各流路間で１０ｍｍ以内となるように規定して半導電性熱可塑性樹脂組成物を押出成形するため、表面抵抗率のバラツキの改善が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導電性材料の押出成形方法に使用される装置の一例を示す説明図である。
【図２】ダイの拡大説明図である。
【図３】ダイの流路を示す説明図である。
【図４】従来の円筒フィルムの周方向位置と表面抵抗の関係を示すグラフ図である。
【図５】式（３）の説明図である。
【符号の説明】
１  押出機                        ２  ダイ
３  マニホールド                  ４  樹脂組成物の流れ
Ｂ  流路の幅                      Ｌ  距離
【図１】
2004243722.tif 000008
【図２】
2004243722.tif 000009
【図３】
2004243722.tif 000010
【図４】
2004243722.tif 000011
【図５】
2004243722.tif 000012