(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
(a)分子鎖途中の珪素原子に結合したアルケニル基を分子中に少なくとも２個有するオルガノポリシロキサン 100重量部、(b)無機充填剤 1〜300重量部、(c)有効量の白金系触媒、及び(d)一般式（2）：
【化２】
0004471524.tif 000009
(式中、R３は脂肪族不飽和二重結合を有しない非置換又はハロゲン置換の一価炭化水素基であり、R４は独立に脂肪族不飽和二重結合を有しない非置換又はハロゲン置換の一価炭化水素基または水素原子であり、ｘは２〜１００の整数である。)で表され、一分子中に少なくとも2個の珪素原子結合水素原子を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン：(a)成分中のケイ素原子に結合したアルケニル基に対する(d)成分中の珪素原子結合水素原子のモル比が0.1〜5となる量、を含有してなり、組成物中に含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンが該(d)成分のみからなる、ロールの成形用液状付加硬化型シリコーンゴム組成物。
【請求項２】
(a)分子鎖途中の珪素原子に結合したアルケニル基を分子中に少なくとも２個有するオルガノポリシロキサン 100重量部、(b)無機充填剤 1〜300重量部、(c)有効量の白金系触媒、及び(d)一般式（2）：
【化１】
0004471524.tif 000010
(式中、R３は脂肪族不飽和二重結合を有しない非置換又はハロゲン置換の一価炭化水素基であり、R４は独立に脂肪族不飽和二重結合を有しない非置換又はハロゲン置換の一価炭化水素基または水素原子であり、ｘは２〜１００の整数である。)で表され、一分子中に少なくとも2個の珪素原子結合水素原子を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン：(a)成分中のケイ素原子に結合したアルケニル基に対する(d)成分中の珪素原子結合水素原子のモル比が0.1〜5となる量、のみからなる、請求項１に記載のロールの成形用液状付加硬化型シリコーンゴム組成物。
【請求項３】
請求項１または２に記載の組成物の硬化物からなるシリコーンゴム弾性体層を芯金の周囲に被覆してなるロール。
【請求項４】
シリコーンゴム弾性体層の外周に、更にフッ素ラテックス及び／又はフッ素系樹脂からなる表面離型層を設けてなる、請求項３に記載のロール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、複写機、レーザービームプリンター、ファクシミリなどに使用するロールの成形用液状付加硬化型シリコーンゴム組成物に関する。更に詳しくは、これらの装置に定着ロール、現像ロール、給紙ロールなどとして使用されるロールの成形用液状付加硬化型シリコーンゴム組成物に関し、特に常温での安定性が高くて粘度変化がほとんどなくかつ高温での硬化性に優れた液状付加硬化型シリコーンゴム組成物及びこの組成物の硬化物からなるシリコーンゴム弾性体層を芯金の周囲に設けてなるロールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液状付加硬化型シリコーンゴム組成物は複写機、レーザービームプリンター、ファクシミリなどの定着ロール、現像ロール、給紙ロールに使用されている。これはシリコーンゴムのトナーに対する離型性、耐熱性、圧縮永久歪などが他のゴム材料に比較して優れているからである。このようなロールの成形は、液状付加硬化型シリコーンゴム組成物の成分を2つのパートに分けてスタテックミキサーで分割混合した後に使用時に２つのパートを混合するか、又はダイナミックミキサーでスクリュー回転によって全成分を混合するかし、得られた混合物をロール成形金型に注入し、加熱硬化させ、硬化したロールを脱型する方法がとられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、組成物をロール成形金型に注入する時間は通常の射出成形と比較して相当長く、混合したシリコーンゴム組成物が室温においても徐々に硬化が進むため、増粘したり、金型内でゲル化したりし、成形不良が発生し易いという不具合があった。そのため、常温での安定性が高く、粘度の経時変化が少ないことが求められる。一方、一旦金型に注入された後は、シリコーンゴム組成物は、加熱により、速やかに硬化することが必要であった。
本発明は以上の事情に鑑み鋭意検討されたもので、その課題は、常温での粘度変化が少なくかつ高温での硬化性に優れたロール成形用液状付加硬化型シリコーンゴム組成物を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、
(a)分子鎖途中の珪素原子に結合したアルケニル基を分子中に少なくとも２個有するオルガノポリシロキサン  100重量部、
(b)無機充填剤  1〜300重量部、
(c)有効量の白金系触媒、及び
(d)一般式（2）：
【０００５】
【化２】
0004471524.tif 000002
(式中、R３は脂肪族不飽和二重結合を有しない非置換又はハロゲン置換の一価炭化水素基であり、R４は独立に脂肪族不飽和二重結合を有しない非置換又はハロゲン置換の一価炭化水素基または水素原子であり、ｘは２以上の整数である。)
【０００６】
で表され、一分子中に少なくとも2個の珪素原子結合水素原子（即ち、SiH基）を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン    (a)成分中のケイ素原子に結合したアルケニル基に対する(d)成分中の珪素原子結合水素原子のモル比が0.1〜5となる量、
を含有してなるロール成形用液状付加硬化型シリコーンゴム組成物よりこの課題を解決し得ることを見出した。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のシリコーン組成物を成分ごとに説明する。
−（a）成分：オルガノポリシロキサン−
本発明に使用される(a)成分は本組成物の主成分であり、分子鎖途中の珪素原子に結合したアルケニル基（即ち、R2SiO2/2又はRSiO3/2で表される２官能性シロキサン単位又は３官能性シロキサン単位(Rは後述する非置換又はハロゲン置換１価炭化水素基)のケイ素原子に結合した、いわゆる側鎖置換基としてのアルケニル基）を少なくとも２個有するオルガノポリシロキサンである。このオルガノポリシロキサンの分子構造は実質的に直鎖状であることが好ましく、但し若干分岐した分子構造を有していてもよい。
このオルガノポリシロキサンは、一般式（1）：
【０００８】
【化３】
0004471524.tif 000003
(式中、Rは非置換又はハロゲン置換の1価炭化水素基であり、R1は脂肪族不飽和二重結合を有しない非置換又はハロゲン置換の1価炭化水素基であり、R2はアルケニル基であり、ｎは2以上の整数であり、mは０又は1以上の整数である。)
で表されるものが好ましい。
【０００９】
上記の一般式(1)中のRで表される非置換又はハロゲン置換の１価炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基などのアルキル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基、ブテニル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基、キシリル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基等のアラルキル基、3−クロロプロピル基、3,3,3−トリフロロプロピル基等のハロゲン化アルキル基などの、通常、炭素数1〜10、好ましくは炭素数1〜6程度のものが例示される。R1は、これらの非置換又はハロゲン置換の1価炭化水素基の内、ビニル基、アリル基等のアルケニル基等の脂肪族不飽和二重結合を有する基を除いた非置換又はハロゲン置換の1価炭化水素基である。R及びR1はこれらの中でもメチル基が好ましい。R2はビニル、アリル、プロペニル、ブテニル等のアルケニル基である。ｎは2以上の整数、ｍは0又は1以上の整数であり、m＋nは通常20〜2,000、好ましくは50〜1,000程度の整数である。また、n／(m＋n)は0.001〜0.2、特に0.002〜0.1程度であることが好ましい。
【００１０】
(a)成分の25℃における粘度は、1,000mPa.s(ミリパスカル・秒)以上であることが好ましく、特に1000〜1,000,000mPa.sの範囲であることが好ましい。
【００１１】
(a)成分の具体例としては、例えば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、両末端ジメチルビニ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、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルビニルシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖メチルビニルシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、両末端トリメチルシリル基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、両末端ジメチルビニ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・ジフェニルシロキサン共重合体、両末端トリメチルシリル基封鎖メチルビニルシロキサンメチルフェニルシロキサン共重合体などが挙げられる。これらは１種単独でも２種以上の組合せでも使用することができる。
【００１２】
−(b)成分：無機充填剤−
本発明に(b)成分として使用される無機充填剤は、組成物を硬化した時に、所定の硬度及び引張り強さなどの物理的強度を付与するための成分である。用いる無機充填剤としては、例えば、親水性又は疎水性のヒュームドシリカ（乾式シリカ）や沈降シリカ（湿式シリカ）、結晶性シリカ、石英などが挙げられ、これらは1種単独でも2種以上の組み合わせとしても用いることができる。ヒュームドシリカや沈降シリカは、補強性の点からBET比表面積が50〜500m2／g、特に100〜400m2／g程度のものが好ましく、また結晶性シリカ、石英粉はロールに成形した際のフッ素樹脂層との接着耐久性等の点から平均粒径が0.5〜10μｍ、特に1〜5μｍ程度のものが好ましい。
【００１３】
このような材料の市販の具体例を示すと、親水性のシリカとしては、Aerosil130,200,300(日本アエロジル社、Degussa社製)、CabosilMS-5,MS-7(Cabot社製)、RheorosilQS-102,103(トクヤマ（株）製)、NipsilLP(日本シリカ製)等の商品名が挙げられる。疎水性シリカとしては、AerosilR-812,R-812S,R-972,R-974(Degussa社製)、RheorosilMT-10(トクヤマ（株）製)、NipsilSSシリーズ(日本シリカ製)などの商品名が挙げられる。結晶性シリカとしては、クリスタライト、Mimusil Imisil等の商品名が挙げられる。
【００１４】
成分(b)の無機充填剤の配合量は、成分(a)成分100重量部に対して通常1〜300重量部であり、好ましくは5〜200重量部である。配合量が1重量部未満の場合、シリコーンゴムの機械的強度が低くなり、ロール脱型時に破壊することがある。300重量部を越えるとシリコーンゴムの圧縮永久歪が低下し、使用するロールとして実用性を欠く。
【００１５】
−（c）成分：白金系触媒−
本発明に使用される(c)成分の白金系触媒は、上述した(a)成分と(d)成分との硬化付加反応(ハイドロサイレーション)を促進させる作用を有する。該白金触媒としては当業者に於いてかかる付加反応を促進するものとして公知であるいずれの白金及び白金化合物をも使用することができる。例えば、白金ブラック、塩化白金酸、塩化白金酸のアルコール変性物、塩化白金酸とオレフィン、アルデヒド、ビニルシロキサン又はアセチレンアルコール類等との錯体等がある。尚、この添加量は触媒としての有効量（所謂、触媒量）であるが、希望する硬化速度に応じて適宜増減すればよい。通常は(a)成分に対して白金分として0.1〜1000ppmであり、好ましくは1〜200ppmの範囲である。
【００１６】
−（d）成分：オルガノハイドロジェンポリシロキサン−
本発明に使用される(d)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは本組成物を硬化させ、粘度変化を抑制する作用をもたらす。このオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、上記の一般式（2）で表される構造（即ち、分子鎖両末端がトリオルガノシロキシ基又はジオルガノハイドロジェンシロキシ基で封鎖され、主鎖がオルガノハイドロジェンシロキサン単位の繰り返しからなる直鎖状の構造）を有し、一分子中に少なくとも2個の珪素原子結合水素原子(即ち、SiH基)を含有することを特徴とする。
【００１７】
一般式（2）において、R３は脂肪族不飽和二重結合を有しない非置換又はハロゲン置換の一価炭化水素基であり、前述したR1と同様に、一般式(1)のRからアルケニル基を除いたものと同じものを例示することができ、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基などのアルキル基、フェニル基、トリル基、キシリル基等のアリール基、3−クロロプロピル基、3,3,3−トリフロロプロピル基等のハロゲン化アルキル基などが挙げられ、特に、メチル基であることが好ましい。R４は脂肪族不飽和二重結合を有しない非置換又はハロゲン置換の一価炭化水素基または水素原子であり、この一価炭化水素基としては、R3について述べたのと同様の基が例示される。ｘは２以上の整数であり、特に、5〜1000の範囲内の整数であることが好ましい。更には、5〜100の範囲内の整数であることが好ましい。
【００１８】
(d)成分の25℃における粘度は3〜10,000mPa.sの範囲内であることが好ましく、特に、3〜300mPa.sの範囲であることが好ましい。
【００１９】
(d)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、例えば、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、分子鎖両末端フェニルジメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、分子鎖末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサンなどが挙げられ、これらのオルガノハイドロジェンポリシロキサンは１種単独で又は２種以上組合わせて配合してもよい。
【００２０】
(d)成分の配合量は、(a)成分中のケイ素原子に結合したアルケニル基に対する(d)成分中の珪素原子結合水素原子(SiH基)のモル比が0.1〜5の範囲内となる量であり、特に、0.4〜3の範囲となる量であることが好ましい。(a)成分中のアルケニル基に対する(d)成分中の珪素原子結合水素原子のモル比が0.1未満であると、得られる硬化物が十分に硬化していないことがあり、又5を越えると、常温において増粘が起こり易く、成形困難となったり、得られるシリコーンゴム中に気泡が生じたりする恐れがある。
【００２１】
−その他の成分−
本発明の組成物を実用に供するために、必要に応じて種々の成分を配合することができる。
【００２２】
硬化時間の調整を行う必要がある場合には、制御剤としてビニルシクロテトラシロキサンのようなビニル基含有オルガノポリシロキサン、トリアリルイソシアヌレート、アルキルマレエート、アセチレンアルコール類及びそのシランもしくはシロキサン変性物、ハイドロパーオキサイド、テトラメチルエチレンジアミン、ベンゾトリアゾール及びそれらの混合物などを使用しても差し支えない。
【００２３】
更に珪藻土、炭酸カルシウム等の非補強性の充填剤、コバルトブルー等の無機顔料、有機染料などの着色剤、酸化セリウム、炭酸亜鉛、炭酸マンガン、酸化チタン、カーボンブラック等の耐熱性、難燃性向上剤、等の添加も可能である。
【００２４】
−ロールの製造−
本発明のシリコーンゴムロールは以下の工程により製造される。
まず、本発明の組成物の成分を２パートに分けてそれぞれをスタテックミキサーで分割混合した後に２パートを混合するか、又は全成分をダイナミックミキサーでスクリュー回転によって混合し、得られた混合物を予めプライマー処理を施した金属芯金が静置されたロール成形金型に注入し、加熱硬化させて金属芯金外周に液状シリコーンゴムの被覆層を形成し、次にロールを脱型する方法。さらに、必要に応じて、このように脱型したロールの表層ににフッ素系ラテックスコーティング剤をスプレー塗布し、高温にてコーティング剤層を焼結させる方法。
【００２５】
別の製造方法として、予めテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルエーテル(PFA)チューブ又はポリイミドチューブの内面にプライマー処理を施し、次にプライマー処理を施した金属芯金とテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルエーテル(PFA)チューブ又はポリイミドチューブの間に、本発明の未硬化組成物を注入すると同時に加熱硬化させてロールを成形させる方法。
【００２６】
更に別の製法として、予めプライマー処理を施した金属芯金が静置されたロール成形金型に、混合された液状付加硬化型シリコーンゴム組成物を注入し、圧縮プレス装置にロール成形金型をセットし、加熱硬化させ、金属芯金外周に液状シリコーンゴムの被覆層を形成し、ロールを脱型する方法。
【００２７】
ロールの製造に使用される金属芯金は、鉄、アルミニウム、ステンレスなどのいずれの材質のものでもよい。また、プライマー処理を施した金属芯金を使用してもよい。上記で用いるフッ素ラテックスコーテイング及びフッ素系樹脂チューブポリイミド系樹脂チューブは市販品を使用し、フッ素樹脂チューブはテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルエーテル(PFA)が好ましく、シリコーンゴムとの接触面はコロナ放電処理、ナトリウムナフタレン法、スパッタエッチング法、液体アンモニア法などにより、シリコーンゴムと接着に有利であるように処理しておくことが好ましい。更に接着耐久性を向上させるためにプライマー処理を使用してもよい。
【００２８】
【実施例】
以下、実施例によりこの発明を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。尚、Pa.sは“パスカル・秒”を示す。
実施例１：
分子鎖両末端がトリメチルシロキシ基で封鎖され、メチルビニルシロキサン単位として側鎖ビニル基を一分子中に平均約5個含有する直鎖状ジメチルシロキサンポリマー(重合度約700)100重量部、乾式シリカ（ヒュームドシリカ）として、アエロジルR-972(デグッサ社製)を10重量部、平均粒径1.5μｍの結晶性シリカ（商品名：クリスタライト5X）を50重量部、下記式(i)：
【００２９】
【化４】
0004471524.tif 000004
で表される環状メチルビニルポリシロキサンを0.1重量部を均一に混合した後、下記式(ii)：
【００３０】
【化５】
0004471524.tif 000005
で表される分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン3.0重量部、反応制御剤として1−エチニル−1−シクロヘキサノール0.1重量部、及び白金ビニルシロキサン錯体を白金原子として50ppmを配合し、均一になるまで良く混合し、シリコーンゴム組成物１を得た。
【００３１】
シリコーンゴム組成物１について次の測定を行った。
１）粘度：
常温（25℃）における組成物の粘度を回転粘度計にて測定したところ、270Pa.sであった。
２）硬化性：
レオメーターを用い150℃にて測定したところ、T10 24秒、T90 68秒であった。（尚、T10、T90は、組成物の硬化が完了する際に示すレオメーターの最大トルク値に対して、それぞれ硬化開始時から最大トルクの10％、90％に達するまでの時間を表す。）
３）成形性：
シリコーンゴム組成物１を予めプライマー処理を施した金属芯金が静置されたロール成形金型に注入し、常温にて１週間放置し、その後、120℃で1時間加熱して硬化させ、その後ロールを脱型した。
４）経時後の粘度：
常温にて組成物を1週間放置後に粘度（25℃）を上記１）と同様にして測定したところ、280Pa.sと測定された。
５）経時後の硬化性：
常温にて組成物を1週間放置後の硬化性を上記２）と同様にして測定したところ、T10 24秒、T90 68秒と測定された。
【００３２】
比較例１：
実施例１において、上記式(ii)のオルガノハイドロジェンポリシロキサンの代りに下記式(iii)のオルガノハイドロジェンポリシロキサン3.0重量部を用いた以外は実施例１と同様に配合してシリコーンゴム組成物２を得た。
【００３３】
【化６】
0004471524.tif 000006
【００３４】
実施例１と同様にして測定を行ったところ、次の結果が得られた。
１）粘度：260Pa.s
２）硬化性：T10 23秒、T90 65秒
３）成形性：実施例１と同様にしてこのシリコーンゴム組成物を混合し、その混合物をプライマー処理を施した金属芯金が静置されたロール成形金型に注入し、常温にて3日放置した。金型内にてゲル化した。
【００３５】
比較例２：
実施例１において式(ii)のオルガノハイドロジェンポリシロキサンを下記式(iv)のオルガノハイドロジェンポリシロキサン3.0重量部に変えた以外は実施例１と同様にしてシリコーンゴム組成物３を得た。
【００３６】
【化７】
0004471524.tif 000007
実施例１と同様にして測定を行ったところ、次の結果が得られた。
１）粘度：260Pa.s
２）硬化性：T10 24秒、T90 64秒
３）成形性：実施例１と同様にしてこのシリコーンゴム組成物を混合し、その混合物をプライマー処理を施した金属芯金が静置されたロール成形金型に注入し、常温にて2日放置した。金型内にてゲル化した。
【００３７】
比較例３
実施例１において上記式(ii)のオルガノハイドロジェンポリシロキサンを下記式(v)のオルガノハイドロジェンポリシロキサン3.0重量部に変更した以外は実施例１と同様にしてシリコーンゴム組成物４を得た。
【００３８】
【化８】
0004471524.tif 000008
実施例１と同様にして測定を行ったところ、次の結果が得られた。
１）粘度：260Pa.s
２）硬化性：T10 22秒  T90 62秒
３）成形性：実施例１と同様にしてこのシリコーンゴム組成物を混合し、その混合物をプライマー処理を施した金属芯金が静置されたロール成形金型に注入し、常温にて１日放置した。金型内にてゲル化した。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の液状付加硬化型シリコーンゴム組成物は常温での安定性に優れ、粘度がほとんど変化しない。それでいて加熱した際の硬化性に優れている。そのため、電子写真式複写機等の各種ロール成形用として適している。