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Title:
METHOD FOR PRODUCING CONDUCTIVE POLYURETHANE MOLDED BODY AND CONDUCTIVE ROLL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/090729
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a method for producing a conductive polyurethane molded body having both good conductivity and good moldability, or a conductive polyurethane molded body attaining high conductivity, while securing adequate moldability. Also disclosed is a conductive roll. A conductive polyurethane molded body is obtained by using an isocyanate containing not less than 60% by mass of 2,4'-diphenylmethane diisocyanate and a polyol as the main material to which at least a conductivity-imparting agent is blended, and reacting and molding the thus-obtained blend. A conductive polyurethane foam is obtained by adding a foaming agent to the blend andreacting the resulting. The conductive polyurethane foam can be suitably used for a conductive roll.

Inventors:
OHMORI NAOYUKI (JP)
YAMADA SUGURU (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/000032
Publication Date:
July 31, 2008
Filing Date:
January 16, 2008
Export Citation:
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Assignee:
NIPPON POLYURETHANE KOGYO KK (JP)
OHMORI NAOYUKI (JP)
YAMADA SUGURU (JP)
International Classes:
B29C39/02; F16C13/00; G03G15/08; B29K75/00; B29L31/32
Foreign References:
JP2005127480A2005-05-19
JPH0368618A1991-03-25
JPH09176274A1997-07-08
JP2001051525A2001-02-23
JP2001002749A2001-01-09
JP2004292718A2004-10-21
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Claims:
 2,4″-ジフェニルメタンジイソシアネートを60質量%以上含むイソシアネートおよびポリオールを主原料とし、少なくとも導電性付与剤を配合して反応、成形することを特徴とする導電性ポリウレタン成形体の製造方法。
 さらに発泡剤を添加して反応することを特徴とする請求項1記載の導電性ポリウレタン成形体の製造方法。
 前記発泡剤が水であることを特徴とする請求項2記載の導電性ポリウレタン成形体の製造方法。
 請求項1~3のいずれか1項に記載の製造方法で得られる導電性ポリウレタン成形体を用いることを特徴とする導電性ロール。
Description:
導電性ポリウレタン成形体の製 方法および導電性ロール

 本発明は、導電性ポリウレタン成形体の 造方法および導電性ロールに関する。

 例えばファクシミリや複写機等のOA機器に いられるロール部材は、トナーを電気的に 着して搬送する等の用途に使用される。こ ため、ロール部材には、適度の導電性が求 られる。また、ロール部材には、接触する 手部材を傷つけない程度の低い硬度が求め れる。
 このようなロール部材(以下、これを導電性 ロールという。)の材料として、イソシアネ トとポリオールを反応させて得られるポリ レタン成形体(導電性ポリウレタン成形体)が 広く用いられる。

 この場合、イソシアネートとしてトリレン イソシアネート(以下、TDIという。)を用い ことがある。
 しかしながら、TDIは、反応性が低いため生 性が低い。また、TDIは、成形を行う温度域 おいて蒸気圧が高いため、高温下での作業 安全面や衛生面で好ましくなく、特定化学 質に指定されている。

 この不具合を避けるために、イソシアネー としてTDIに代えてジフェニルメタンジイソ アネート(以下、MDIという。)を用いる方法 種々提案されている。
 この場合、複数存在する異性体(構造異性体 )のうちの1つである4,4″-MDIを主成分とするMDI を用いることが多い。
 しかしながら、4-4″MDIを主成分とするMDIを いて得られる導電性ロールは、硬度が必ず も十分に低いものではなく、また、電子機 の進展に伴って高度化するさらなる低硬度 要求に応えきれないという問題がある。ま 、TDIに代えてMDIを用いた場合、粘度が高く ることによって、成形性に影響を及ぼすこ も指摘されている。

 これらの問題を改善するために、イソシア ートとしてMDIの異性体の混合物を用いる方 が提案されている。
 例えば、低硬度化を図ることを目的として イソシアネートとしてMDIの異性体の混合物 用いて電子写真用導電性弾性部材を製造す 方法が提案されている(特許文献1参照)。具 的には、4,4″-MDI50mol%~80mol%と2,4″-MDI20mol%~50m ol%を混合して用いることが好ましく、2,4″-MD Iが20mol%未満では低硬度化が十分に図れず、2, 4″-MDIが50mol%を超えると機械特性が低下し、 面にタック(べたつき)を生じる場合がある されている。
 また、この方法で得られる電子写真用導電 弾性部材について、ポリオール原料100質量 に対して導電性カーボンであるケッチェン ラックを1質量部配合したときの硬度が低い ことは示されているが、導電性の程度につい ては不明である。

 また、上記特許文献1とは視点が異なり、表 面ソフト感覚、サポート性、耐久性、幅広い 硬度および密度のポリウレタンスラブフォー ムを得るために、特定のイソシアネートおよ びポリオールの配合条件の1つとして、2,4″-M DIを5質量%~30質量%含有するMDIをイソシアネー の一部に用いる方法が提案されている(特許 文献2参照)。
 しかしながら、この場合、得られるポリウ タンスラブフォームは、導電性カーボンで るケッチェンブラックの配合条件が示され いない。このため、イソシアネートの一部 して2,4’-MDIを用いたときにケッチェンブラ ックの添加量がポリウレタンスラブフォーム の特性に与える影響、言い換えれば2,4’-MDI ケッチェンブラックの
添加量との関係については何ら開示されてい ないが、得られるポリウレタンスラブフォー ムの導電性は必ずしも高くないように思われ る。

 また、TDIを用いた場合の問題点であった作 環境問題を改善するとともに、ポリウレタ フォームのさらなる物性向上を図るために イソシアネートとしてMDIを用いるとともに このとき、4,4″-MDI以外の異性体である2,4″ -MDI、2,2″-MDIの総量をMDI全体の10質量%~50質量% とすることが提案されている(特許文献3参照) 。
 しかしながら、この場合においても、導電 カーボンであるアセチレンブラックがポリ ールの内数として3質量%~6質量%配合される 件で、得られるポリウレタンフォームの導 性は必ずしも高くないように思われる。

特開2001-51525号公報

特開2001-2749号公報

特開2004-292718号公報

 上記のように、イソシアネートとしてMDI 異性体の混合物を用いる特許文献1~特許文 3の各技術は、いずれも、導電性のさらなる 上を直接の目的としたものではないことも って、得られる電子写真用導電性弾性部材 の導電性が必ずしも良好ではなく、また、 えば導電性を確保するために導電性カーボ を多量に配合することによって、成形性が 下する不具合を生じているように思われる

 本発明は、上記の課題に鑑みてなされた のであり、良好な導電性と成形性を両立す ことができ、あるいはこれに代えて、適度 成形性を確保しながら高い導電性を得るこ ができる導電性ポリウレタン成形体の製造 法および導電性ロールを提供することを目 とする。

 本発明に係る導電性ポリウレタン成形体 製造方法は、2,4″-ジフェニルメタンジイソ シアネートを60質量%以上含むイソシアネート およびポリオールを主原料とし、少なくとも 導電性付与剤を配合して反応、成形すること を特徴とする。

 また、本発明に係る導電性ポリウレタン 形体の製造方法は、好ましくは、さらに発 剤を添加して反応することを特徴とする。

 また、本発明に係る導電性ポリウレタン 形体の製造方法は、好ましくは、上記発泡 が水であることを特徴とする。

 また、本発明に係る導電性ロールは、上 の製造方法で得られる導電性ポリウレタン 形体を用いることを特徴とする。

 本発明に係る導電性ポリウレタン成形体の 造方法は、2,4″-ジフェニルメタンジイソシ アネートを60質量%以上含むイソシアネートお よびポリオールを主原料とし、少なくとも導 電性付与剤を配合して反応、成形するため、 良好な導電性と成形性を両立することができ 、あるいはこれに代えて、適度の成形性を確 保しながら高い導電性を有する導電性ポリウ レタン成形体を得ることができる。
 また、本発明に係る導電性ロールは、上記 製造方法で得られる導電性ポリウレタン成 体を用いたものであるため、上記導電性ポ ウレタン成形体の効果を好適に得ることが
できる。

 本発明に係る導電性ポリウレタン成形体 製造方法および導電性ロールの好適な実施 形態について、以下に説明する。

 本実施の形態に係る導電性ポリウレタン 形体の製造方法は、2,4″-ジフェニルメタン ジイソシアネート(以下、2,4″-MDIという。)を 60質量%以上含むイソシアネートおよびポリオ ールを主原料とし、少なくとも導電性付与剤 を配合して反応、成形するものである。

 ここで、上記主原料としてのイソシアネ ト(イソシアネート成分)は、2,4″-MDI以外の 余のイソシアネート成分を特に限定するも ではない。すなわち、残余のイソシアネー 成分として、例えば異性体である4,4″-MDIを 用いることが好適であるが、これに限らず、 本発明の目的を奏するものである限り、例え ば、ポリフェニレンポリメチレンポリイソシ アネートを用いてもよく、あるいはまた、ト リレンジイソシアネートを適当量用いてもよ く、さらにまた、他の各種ポリイソシアネー トを適当量用いてもよい。また、残余のイソ シアネート成分として、イソシアネートの変 性体やプレポリマーを適当量用いてもよい。

 上記イソシアネートに含まれる2,4″-MDIの 含有量は、60質量%以上であり、多ければ多い ほど好ましい。但し、例えば異性体である2,2 ″-MDI等の不可避的な混入を考慮すると、上 は99.9質量%程度である。なお、望ましくは2,2 ″-MDIを極力取り除き、例えば0.5質量%以下程 とすることが、成形性の良好な成形体を得 うえで、より好ましい。

 また、上記主原料としてのポリオールに いては、特に限定するものではなく、例え 、各種のポリエーテル系ポリオールやポリ ステル系ポリオール等のなかから適宜選択 て用いることができる。

 本実施の形態に係る導電性ポリウレタン成 体の製造方法において、上記の主原料のほ に、少なくとも導電性付与剤を副資材とし 配合し、得られる成形体に導電性を付与す 。
 使用する導電性付与剤の配合量は、成形体 所望の導電性を付与するのに必要な量であ ばよい。実施の形態において、例えばイソ アネート成分中の2,4″-MDIの含有量を50質量% 以下とした従来の例と同程度の導電性を確保 するためには、従来の例に比べて導電性付与 剤の配合量を減少することができ、これによ り、成形体製造時に反応粘度が低減され、成 形性の良好な成形体を得ることができる。ま た、粘度上昇による成形性への影響を生じな い範囲で導電性付与剤の配合量を増加するこ とにより、従来の例に比べて高い導電性を成 形体に付与することができる。

 配合する導電性付与剤は特に限定するもの はなく、例えば、導電性カーボンやイオン 電剤等を用いることができ、また、これら 併用してもよい。
 導電性カーボンは、高導電性を有するカー ンブラックであるケッチェンブラック、ア チレンブラック、その他のカーボンブラッ を用いることができる。導電性への寄与を 慮すると、このなかでもより好ましいのは ッチェンブラックである。ケッチェンブラ クを用いる場合、BET比表面積が200m 2 /g以上、より好ましくは600m 2 /g以上のものが好適である。
 導電性カーボンは、高導電性を有するカー ンブラックであるケッチェンブラックを用 ることが好適であるが、これに限らず、ア チレンブラックその他のカーボンブラック
を用いることができる。
 イオン導電剤は、イミドリチウム、特に本 願人の提案するカリウムビス(トリフルオロ メタンスルホニル)イミド又はリチウムビス( リフルオロメタンスルホニル)イミドを用い ることが好適である。その他の添加物として 、フィラーとして金属酸化物を用いることも できる。

 本実施の形態に係る導電性ポリウレタン 形体の製造方法において、必要に応じて、 記導電性付与剤以外の副資材を適宜配合す 。

 導電性ポリウレタン成形体として導電性ポ ウレタンフォームを得る場合は、副資材と て発泡剤を添加して反応する。この場合、 泡剤は、特に限定するものではなく、各種 物理的あるいは化学的発泡剤を用いること できるが、環境保護の観点からは、水発泡 るいは反応工程で機械撹拌する際に気体を 応液に混入するメカニカルフロス方式とす ことが好ましい。
 また、導電性ポリウレタン成形体に求めら る特性や生産性に応じて、触媒、整泡剤、 延長剤、架橋剤、難燃剤、安定剤等の適宜 副資材を適宜の量配合することができる。

 本実施の形態に係る導電性ポリウレタン成 体の製造方法によって得られる導電性ポリ レタン成形体の用途は特に限定するもので ないが、例えば、発泡品については、導電 ロール用途が好適であり、導電性と成形性 バランスに優れた、あるいは成形性を確保 つつ高い導電性を有する導電性ロールを得 ことができる。
 ここでいう導電性ロールは、例えば、電子 真装置に用いられる、トナー搬送用ロール 帯電ロール、現像ロール、転写ロール、ク ーニングロール等である。

 導電性ポリウレタンフォームを製造する 施例を挙げて、本発明をさらに説明する。 お、本発明は、以下に説明する実施例に限 されるものではない。

(イソシアネート末端プレポリマーの合成)
 撹拌機、冷却管、窒素導入管、温度計を備 た、100L容量の反応器に、イソシアネート成 分を仕込み、撹拌しながら80℃の温度で4時間 反応させて、イソシアネート末端プレポリマ ーを得た。
 このとき、2,4″-MDIの含有量が99質量%以上の MDIを21.25部、FA-103(公称官能基数3、数平均分 量3400、EO(エチレノキサイド)含量70%、三洋化 成株式会社製)を6.20部、GL-600(公称官能基数3 数平均分子量600、EO含量20%、三洋化成株式会 社製)を9.59部およびPL-2100(公称官能基数2、数 均分子量2000、EO含量10%、三洋化成株式会社 )を5.75部配合してプレポリマー1を得た。ま 、プレポリマー1の配合条件のうち4,4″-MDI 含有量が99質量%以上のMDIを21.25部とした以外 はプレポリマー1と同様の条件で配合してプ ポリマー2を、プレポリマー1の配合条件のう ちFA-103を6.20部配合するのに代えてFA-103を3.07 およびGL-3000(公称官能基数3、数平均分子量3 000、EO含量20%、三洋化成株式会社製)を3.07部 合とした以外はプレポリマー1と同様の条件 配合してプレポリマー3を、プレポリマー2 配合条件のうちFA-103を6.20部配合するのに代 てFA-103を3.07部およびGL-3000を3.07部配合とし 以外はプレポリマー2と同様の条件で配合し てプレポリマー4を、それぞれ得た。

(ポリオールプレミックスの調製)
 GL-3000を100部、TELA(トリエタノールアミン)を 2.0部、水を0.3部、L-5309(シリコーン整泡剤、GE 東芝シリコーン社製)を0.63部、NC
-IM(KAOLIZER No.120、花王株式会社製)を1.26部お び触媒(ToyocatT-ET、東ソー株式会社製)を0.31部 容器に仕込み、撹拌、混合してポリオールプ レミックスを得た。

(導電性ポリウレタンフォームの製造)
 上記プレポリマー1~プレポリマー4のうちの ずれかのプレポリマーと上記ポリオールプ ミックスに、さらに導電性付与剤として、 ッチェンブラック(カーボンECP ライオン株 会社製)、VXC-72R(キャボットジャパン株式会 製)およびアセチレンブラック(デンカブラ ク、電気化学工業株式会社製)の3種のカーボ ンブラックならびにイミドリチウム(三光化 工業社製、サンコノールNEF268-20R)のうちから 選ばれるいずれかの導電性付与剤を混合撹拌 した後(INDEX:100)、混合液を金型に注型するこ により、導電性ポリウレタンフォームのシ ト材を得た。

 得られた導電性ポリウレタンフォームのシ ト材について、以下の諸物性を測定し、あ いは評価した。
 体積抵抗率(体積固有抵抗):JIS K 6911に基づ 、測定器(アドヴァンテスト社製R8340)を用い 、印加電圧250Vで測定した。なお、測定雰囲 は23℃、55RHとした。
 密度:JIS K 6401に準じた。
 硬度(アスカー硬度):アスカー硬度計Cタイプ により測定した。
 反発弾性:JIS K 7312に準じて測定した。
 外観(フォーム外観):目視にて外観を評価し ひけ(肌荒れ)を生じたものを不良とし、そ でないものを良好とした。

 本発明の実施例および比較例の原料配合 件および諸物性の結果を表1~表6にまとめて す。なお、表1~表6中、単位:部は、いずれも 質量部である。また、導電付与剤の添加量は 、有機ポリイソシアネートとポリオールプレ ミックスの合計量に対する割合である。