JP2009275203A - ゴム組成物及び該組成物を使用したｏａ機器用加硫ゴムベルト - Google Patents

Abstract

【課題】優れた難燃性を示しつつ、加工性が良好であり、かつハロゲンやリンを含有しないゴム組成物、及び該組成物を使用することにより製造されるＯＡ機器用加硫ゴムベルトを提供すること。
【解決手段】ＥＰＤＭを主成分とするゴム成分を含有するゴム組成物において、ゴム成分１００重量部に対して水酸化アルミニウム９０〜３００重量部、及び高級脂肪酸金属塩又は高級脂肪酸エステルの少なくとも一つを２〜１０重量部含有し、好ましくは、水酸化アルミニウムに対して３〜３０重量％の水酸化マグネシウムを含有し、かつハロゲン又はリンを含有しないことを特徴とするゴム組成物、並びに該ゴム組成物を使用し、成形、加硫して得られるＯＡ機器用加硫ゴムベルト。
【選択図】なし

Description

本発明は、優れた難燃性を示しつつ、加工性が良好であり、かつハロゲンやリンを含有しないゴム組成物、及び該組成物を使用することにより製造されるＯＡ機器用加硫ゴムベルトに関するものである。

電子写真方式の基本原理を使用した黒色トナー又は複数種のカラートナーを使用する普通紙複写機、カラー複写機、レーザービームプリンター、ファクシミリ等のいわゆるＯＡ機器においては、昼夜を問わず電源がＯＮの状態で使用されるものも多く、火災防止の観点より、ＯＡ機器全体としての安全性が規定されており、ハウジング等の樹脂製品の他、内部に使用される各部品も所定の難燃規格に合格することが要求されている。

したがって、かかるＯＡ機器において使用される中間転写ベルト、転写搬送ベルト等のシームレスベルト基材となる加硫ゴムベルトに対しても、優れた難燃性、具体的にはＵＬ９４ＶＴＭ法による評価がＶＴＭ−０を達成可能な難燃性を有することが要求される場合がある。

このような難燃性を達成することを目的として、例えば下記特許文献１では、クロロプレンゴム及びＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）を主成分とし、かつ水酸化アルミニウムをゴム成分１００重量部に対して１〜１００重量部含有するゴム組成物を成形・加硫することにより製造されたゴムベルトが記載されている。かかるゴム組成物を使用した加硫ゴムは、主としてクロロプレンゴムが含有するハロゲンに起因して、優れた難燃性を示す。

しかし、ハロゲンを含有する加硫ゴムは、燃焼時にダイオキシン類のような有害ガスを発生する場合があり、安全性、廃棄・焼却時の環境への影響等の観点から、さらには、ハロゲン含有物質がヨーロッパの廃棄物ＥＵ指令等において規制対象として挙げられていることから、ハロゲンを含有したゴム組成物を使用することは好ましくない。

下記特許文献２では、ＥＰＤＭ１００重量部に脂肪酸又はシランカップリング剤により表面処理された水酸化アルミニウム６０〜１２０重量部と赤リン４〜１５重量部とを含有するゴム組成物を成形・加硫することにより製造されたゴムベルトが記載されている。しかし、赤リン等のリン化合物を含有するゴム組成物は安全性や環境調和性が不十分であり、加えて成形加工時の金型腐食、ガスの発生等が発生する恐れがある。このため、ハロゲンやリンを含有せず、環境問題に対応可能なゴム組成物の開発が要求されている。

ハロゲンやリンを含有しないゴム組成物として、下記特許文献３では、ＥＰＤＭ１００重量部に対して膨張性黒鉛を１０〜５０重量部含有するゴム組成物を使用して製造されたゴムベルトが記載されている。かかるゴムベルトにおいては、膨張性黒鉛に起因して優れた難燃性を示すものの、黒鉛が加硫ゴム中に塊状に残存し、ベルト表面の平滑性が不十分になる場合がある。
特開２０００−１１０８９１号公報 特開２００５−９７４９３号公報 特開２００５−１５４５６７号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、優れた難燃性を示しつつ、加工性が良好であり、かつハロゲンやリンを含有しないゴム組成物、及び該組成物を使用することにより製造されるＯＡ機器用加硫ゴムベルトを提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、以下に示すゴム組成物及び該組成物を使用することにより製造されるＯＡ機器用加硫ゴムベルトにより上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明に係るゴム組成物は、ＥＰＤＭを主成分とするゴム成分を含有するゴム組成物において、前記ゴム成分１００重量部に対して水酸化アルミニウム９０〜３００重量部、及び高級脂肪酸金属塩又は高級脂肪酸エステルの少なくとも一つを２〜１０重量部含有し、かつハロゲン又はリンを含有しないことを特徴とする。

一般にＯＡ機器類において、いわゆる電子写真方式により画像を形成するものには、感光体を帯電させる手段として高電圧を使用したコロナ放電による帯電が行われ、ＯＡ機器内におけるオゾン濃度が高くなるところ、上記ゴム組成物はＥＰＤＭを主成分とするゴム成分を含有することにより、優れた耐オゾン性を示す。また、水酸化アルミニウムをゴム成分１００重量部に対して９０〜３００重量部含有することにより、かかるゴム組成物の加硫ゴムは優れた難燃性を示し、具体的にはＵＬ９４ＶＴＭ法による評価がＶＴＭ−０を達成可能な難燃性を示す。一方、ゴム組成物中に大量に水酸化アルミニウムを含有する場合、ゴム組成物中の粘度が著しく上昇し、例えばゴム組成物を押出成形する際に加工性が悪化するところ、高級脂肪酸金属塩又は高級脂肪酸エステルの少なくとも一つを２〜１０重量部含有することにより、かかるゴム組成物の加工性を向上しつつ、その加硫ゴムは優れた難燃性を示す。さらに、本発明に係るゴム組成物はハロゲン又はリンを含有しないため、環境問題にも対応可能である。

また、本発明に係るゴム組成物は、ＥＰＤＭを主成分とするゴム成分を含有するゴム組成物において、前記ゴム成分１００重量部に対して水酸化アルミニウム９０〜３００重量部、及び前記水酸化アルミニウムに対して３〜３０重量％の水酸化マグネシウムを含有し、かつハロゲン又はリンを含有しないことを特徴とする。

一般に、ＥＰＤＭを主成分とするゴム成分を含有するゴム組成物において、水酸化アルミニウムを大量に含有する場合、例えばゴム組成物をロール成形や押出成形する際、ゴム組成物の粘着性が高いことに起因し、ロールに巻きついてゴム組成物とロールとの離型性が著しく損なわれたり、押出機内にゴム組成物が滞留することでゴム焼け等が発生する場合がある。しかし、ＥＰＤＭを主成分とするゴム成分を含有するゴム組成物において、所定量の水酸化アルミニウムと、水酸化アルミニウムに対して３〜３０重量％の水酸化マグネシウムとを含有する場合、ゴム組成物の粘着性が低減され、上述したロール成形時や押出成形時の問題が効果的に防止される。

上記ゴム組成物において、さらに、高級脂肪酸金属塩又は高級脂肪酸エステルの少なくとも一つを２〜１０重量部含有することが好ましい。かかるゴム組成物においては、その粘度の上昇及び粘着性の上昇を効果的に抑制することにより、その加工性をさらに向上しつつ、加硫ゴムの難燃性を向上することができる。

別の本発明に係るＯＡ機器用加硫ゴムベルトは、上記ゴム組成物を使用し、成形、加硫して得られることを特徴とする。かかるＯＡ機器用加硫ゴムベルトは、所定量の水酸化アルミニウム、及び所定量の高級脂肪酸金属塩又は高級脂肪酸エステルの少なくとも一つを含有することにより、良好なゴム弾性を維持しつつ、優れた難燃性を有するため、中間転写ベルト、転写搬送ベルト等のシームレスベルト基材となるＯＡ機器用加硫ゴムベルトとして極めて有用である。

本発明に係るゴム組成物においては、ＥＰＤＭを主成分とするゴム成分、すなわちゴム成分中のＥＰＤＭの含有量が８０重量％以上であり、好ましくは９０重量％以上である。ゴム成分中のＥＰＤＭの含有量が８０重量％未満であると、加硫ゴムの耐オゾン性が悪化するため好ましくない。なお、ＥＰＤＭに加えてゴム成分としてブレンド可能なゴムとしては、例えばポリイソプレンゴム、ポリスチレンブタジエンゴム、ポリブチルゴム、ポリアクリルニトリルブタジエンゴム等が挙げられる。かかるゴムは１種又は２種以上をブレンドしても良い。

本発明に係るゴム組成物においては、難燃剤として水酸化アルミニウムをゴム成分１００重量部に対して９０〜３００重量部含有する。ゴム組成物中の水酸化アルミニウムの含有量がゴム成分１００重量部に対して９０重量部未満であると、加硫ゴムの難燃性が十分に向上せず、３００重量部を超えるとゴム組成物の加工性が悪化する。ここで、ゴム組成物中の水酸化アルミニウムの含有量が増加するに伴い、加硫ゴムの難燃性は向上するもののゴム組成物の加工性は悪化するが、ゴム組成物中に、後述する高級脂肪酸金属塩又は高級脂肪酸エステルの少なくとも一つを所定量含有することにより、ゴム組成物中に大量の水酸化アルミニウムを含有しても、ゴム組成物の加工性を良好に保持することができる。ゴム組成物の加工性と加硫ゴムの難燃性とを考慮した場合、ゴム組成物中の水酸化アルミニウムの含有量は、ゴム成分１００重量部に対して１３０〜３００重量部が好ましく、１８０〜３００重量部がより好ましい。

本発明に係るゴム組成物においては、水酸化アルミニウムに対して３〜３０重量％の水酸化マグネシウムを含有することが好ましい。水酸化アルミニウムに対する水酸化マグネシウムの含有量が３重量％未満であると、加工時のゴム組成物の粘着性を効果的に低減できない場合があり、３０重量％を超えると、加硫ゴムの変形に対する永久ひずみ性が大きくなり、加硫ゴムベルトとした場合に要求されるゴム弾性が維持し難くなる。加硫ゴムの変形に対する永久ひずみ性を小さくしつつ、加工時のゴム組成物の粘着性を効果的に低減するためには、水酸化アルミニウムに対する水酸化マグネシウムの含有量は５〜２０重量％であることが好ましく、１０〜１５重量％であることがより好ましい。

本発明に係るゴム組成物においては、加工助剤として高級脂肪酸金属塩又は高級脂肪酸エステルの少なくとも一つを、ゴム成分１００重量部に対して２〜１０重量部含有する。ゴム成分中の高級脂肪酸金属塩又は高級脂肪酸エステルの少なくとも一つの含有量がゴム成分１００重量部に対して２重量部未満であると、ゴム組成物の加工性、特に押出加工性が十分に向上せず、１０重量部を超えると加硫ゴムの変形に対する永久ひずみ性が大きくなり、加硫ゴムベルトとした場合に要求されるゴム弾性が維持し難くなる。

上記高級脂肪酸金属塩又は高級脂肪酸エステルは、高級脂肪酸のアルカリ金属塩若しくはアルカリ土類金属塩、又は高級脂肪酸のエステル置換体である。高級脂肪酸としては、オレイン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ラウリン酸、リノール酸、アビエチン酸、エルカ酸、ミリスチン酸、アラキン酸、リグノセリン酸等が挙げられ、これらの１種または２種以上を混合して用いることができる。脂肪酸としては、飽和脂肪酸でも不飽和脂肪酸でもよいが、不飽和脂肪酸を主成分とした方が好ましい。また、アルカリ金属としては、リチウム、カリウム、ナトリウムが、アルカリ土類金属としては、バリウム、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、鉄、亜鉛が挙げられ、これらの中でも亜鉛塩が好ましい。なお、高級脂肪酸エステルにおけるエステル置換基は特に制限されない。

本発明に係るゴム組成物中には、かかるゴム成分、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、及び高級脂肪酸金属塩又は高級脂肪酸エステル以外に硫黄、カーボンブラック、加硫促進剤、老化防止剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤、シリカ、シランカップリング剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、可塑剤、ワックスやオイル等の軟化剤、加工助剤等の通常ゴム工業で使用される配合剤を、本発明の効果を損なわない範囲において適宜配合し用いることができる。

硫黄は通常のゴム用硫黄であればよく、例えば粉末硫黄、沈降硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄等を用いることができる。本発明に係るゴム組成物における硫黄の含有量は、ゴム成分１００重量部に対して０．５〜３重量部である。硫黄の含有量が０．５重量部未満であると、加硫ゴムの架橋密度が不足してゴム強度等が低下し、３重量部を超えると加硫ゴムの耐熱性が悪化する。加硫ゴムのゴム強度を良好に確保し、耐熱性をより向上するためには、硫黄の含有量がゴム成分１００重量部に対して０．５〜２重量部であることが好ましく、１〜１．５重量部であることがより好ましい。

カーボンブラックとしては、例えばＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ等、通常のゴム工業で使用されるカーボンブラックの他、アセチレンブラックやケッチェンブラック等の導電性カーボンブラックが用いられる。本発明に係るゴム組成物におけるカーボンブラックの配合量は、加硫ゴムの導電性、硬度、補強性、低発熱性等のゴム特性等を考慮した場合、ゴム成分１００重量部に対して１０〜６０重量部の範囲であり、好ましくは２０〜４０重量部である。

加硫促進剤としては、ゴム加硫用として通常用いられる、スルフェンアミド系加硫促進剤、チウラム系加硫促進剤、チアゾール系加硫促進剤、チオウレア系加硫促進剤、グアニジン系加硫促進剤、ジチオカルバミン酸塩系加硫促進剤等の加硫促進剤を単独、又は適宜混合して使用しても良い。

老化防止剤としては、ゴム用として通常用いられる、芳香族アミン系老化防止剤、アミン−ケトン系老化防止剤、モノフェノール系老化防止剤、ビスフェノール系老化防止剤、ポリフェノール系老化防止剤、ジチオカルバミン酸塩系老化防止剤、チオウレア系老化防止剤等の老化防止剤を単独、又は適宜混合して使用しても良い。

本発明に係るゴム組成物は、ゴム成分、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、及び高級脂肪酸金属塩又は高級脂肪酸エステル、硫黄、カーボンブラック、加硫促進剤、老化防止剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤、シリカ、シランカップリング剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、可塑剤、ワックスやオイル等の軟化剤、加工助剤等を、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等の通常のゴム工業において使用される混練機を用いて混練りすることにより得られる。

また、上記ゴム組成物における各成分の配合方法は特に限定されず、硫黄及び加硫促進剤等の加硫系成分以外の配合成分を予め混練してマスターバッチとし、残りの成分を添加してさらに混練する方法、各成分を任意の順序で添加し混練する方法、全成分を同時に添加して混練する方法等のいずれでもよい。

本発明に係るゴム組成物を使用し、成形、加硫することにより、ＯＡ機器用加硫ゴムベルトを製造することができる。かかるＯＡ機器用加硫ゴムベルトは、公知の方法により製造することができる。製造方法は、ゴム原料並びにその配合材料を常法にて混練して加熱架橋可能な未加硫ゴム組成物を製造する混練工程、未加硫ゴム組成物を無端ベルト状に成形する成形工程を有する。成形工程は射出成形法、押出成形法等の公知の方法を使用する。

射出成形法は、好ましくは円筒状ないし円柱状の中型と円筒状の外型とを備えた２重円筒金型を使用し、中型の外面と外型の内面とにより形成されるベルト形状キャビティーに未加硫ゴム組成物を注入することにより行う。金型の温度は１００〜２００℃、好ましくは１４０〜１８０℃であり、未加硫ゴム組成物の予熱温度は６０〜１２０℃、好ましくは７０〜１１０℃である。

押出成形法は、好ましくはクロスヘッドを備えた押出機を使用し、円筒状ないし円柱状のマンドレルをクロスヘッドに供給し、その周囲に未加硫ゴム組成物層を形成した後に加硫反応を行わせる。未加硫ゴム組成物の予熱温度は６０〜１２０℃、好ましくは７０〜１１０℃である。押出速度は、押出機の吐出能力、ベルトのサイズを考慮して適宜設定される。

なお、上記押出成形法にて加硫ゴムベルトを製造する場合、高剛性樹脂と積層押出することにより、ゴムと高剛性樹脂との積層ベルトとしてもよい。ゴムと積層可能な高剛性樹脂材料としては、例えばポリイミド樹脂、ＰＢＴ、ＰＥＴ，ＰＥＮ等のポリエステル樹脂、ポリカーボネート、ＰＢＴ／ポリカーボネートブレンド樹脂、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルエーエテルケトン（ＰＥＥＫ），ＰＥＳ／ＰＥＥＫブレンド樹脂等が挙げられる。ゴムと高剛性樹脂との積層ベルトとする場合には、マンドレルに予め高剛性樹脂層を設けてクロスヘッドに供給することにより、高剛性樹脂層の外面にゴム層を有するベルトを製造することができる。

以下に、この発明の実施例を記載してより具体的に説明する。なお、実施例等における評価項目は下記のようにして測定を行った。

＜難燃性＞
加硫ゴムシートサンプル（２００ｍｍ×５０ｍｍ）に対し、バーナーを使用して３秒間−２回の接炎を行い、各接炎後の燃焼時間やサンプル状態に基づき、ＵＬ９４ＶＴＭ方式に準拠して評価を行った。ＵＬ９４ＶＴＭ−０に該当するものを○、該当しないものを×とした。

＜加工性＞
ゴム組成物を押出機等の押出装置にて押出成形を行い、その際にゴム焼け等が発生することなくベルト形状のゴムの押出成形が可能であれば○、ゴム焼け等により押出後のゴムベルトにおける表面平滑性の悪化が目視にて観察された場合を×とした。

＜耐オゾン性＞
オゾン濃度５ｐｐｍ−４０℃の恒温室内で２０％伸張状態の加硫ゴムサンプルを２４０時間放置後に取り出し、加硫ゴムサンプルを目視にて観察し、クラックが発生していなければ○、発生していれば×とした。

＜永久ひずみ＞
７０℃の恒温室内で５０％伸張状態の加硫ゴムサンプルを２４時間放置後に取り出し、室温にて放置した状態で、加硫ゴムサンプルの伸びが３０％以下であれば○とし、加硫ゴムサンプルの伸びが３０％を超える場合は×とした。

（ゴム組成物の調製）
表１の配合処方に従い、実施例１〜２及び比較例１〜４のゴム組成物を配合し、通常のバンバリーミキサーを用いて混練し、ゴム組成物を調整した。表１に記載の各配合剤を以下に示す。
ａ）ゴム成分
（Ａ）ＥＰＤＭ （「エスプレン５０５」、住友化学社製）
（Ｂ）ＳＢＲ （「ＪＳＲ１５００」、ＪＳＲ社製）
ｂ）水酸化アルミニウム
（Ａ）１μｍ水酸化アルミニウム（「ハイジライトＨ−４２」、昭和電工社製）
（Ｂ）８μｍ水酸化アルミニウム（「ハイジライトＨ−３２」、昭和電工社製）
ｃ）高級脂肪酸金属塩 （「ストラクトールＡ６０」、Ｓｃｈｉｌｌ Ｓｅｉｌａｃｈｅｒ社製）
ｄ）酸化亜鉛 ３号亜鉛華

ｅ）ステアリン酸 工業用ステアリン酸
ｆ）カーボンブラック アセチレンブラック （「電化ブラック」、電気化学工業社製）
ｇ）可塑剤 （「ＰＷ−９０」、出光興産社製）
ｈ）硫黄 ５％オイル処理硫黄
ｉ）加硫促進剤 Ｎ−シクロヘキシルー２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（「ノクセラーＣＺ−Ｇ（ＣＺ）」、大内新興化学工業社製）
ｊ）水酸化マグネシウム （「キスマ５Ａ」、協和化学社製）

（実施例、比較例）
各ゴム組成物については、所定の厚さに加硫成形（加硫時間１６０℃、加硫温度４０分）することにより、それぞれの加硫ゴムを作製して特性評価を行った。結果を表１に示す。

表１の結果より、実施例１〜２のゴム組成物は加工性に優れ、かつ実施例１〜２のゴム組成物の加硫ゴムは、難燃性、耐オゾン性及び永久ひずみの何れの特性においても優れていることがわかる。一方、比較例１のゴム組成物の加硫ゴムは水酸化アルミニウムの含有量が少ないことから、加硫ゴムの難燃性が悪く、比較例２のゴム組成物の加硫ゴムは（高級脂肪酸金属塩又は高級脂肪酸エステルの少なくとも一つ）の含有量が多いため、加硫ゴムの永久ひずみが大きく、加硫ゴムのゴム弾性が維持できないことがわかる。また、比較例３のゴム組成物は水酸化アルミニウムの含有量が多いため加工性が悪く、比較例４のゴム組成物は（高級脂肪酸金属塩又は高級脂肪酸エステルの少なくとも一つ）を含有しないため、やはり加工性が悪いことがわかる。

表２の結果より、実施例５〜７のゴム組成物は加工性に優れ、かつ実施例５〜７のゴム組成物の加硫ゴムは、難燃性、耐オゾン性及び永久ひずみの何れの特性においても優れていることがわかる。一方、比較例６のゴム組成物の加硫ゴムは水酸化アルミニウムの含有量が少ないことから、加硫ゴムの難燃性が悪く、比較例７のゴム組成物は、水酸化アルミニウムに対する水酸化マグネシウムの含有量が多いため、加硫ゴムの永久ひずみが大きく、加硫ゴムのゴム弾性が維持できないことがわかる。また、比較例８及び比較例９のゴム組成物は、いずれも加工性が悪く、加えて比較例９のゴム組成物の加硫ゴムは永久ひずみが大きく、ゴム弾性が維持できないことがわかる。

Claims (4)

1. ＥＰＤＭを主成分とするゴム成分を含有するゴム組成物において、
   前記ゴム成分１００重量部に対して水酸化アルミニウム９０〜３００重量部、及び高級脂肪酸金属塩又は高級脂肪酸エステルの少なくとも一つを２〜１０重量部含有し、かつハロゲン又はリンを含有しないことを特徴とするゴム組成物。
2. ＥＰＤＭを主成分とするゴム成分を含有するゴム組成物において、
   前記ゴム成分１００重量部に対して水酸化アルミニウム９０〜３００重量部、及び前記水酸化アルミニウムに対して３〜３０重量％の水酸化マグネシウムを含有し、かつハロゲン又はリンを含有しないことを特徴とするゴム組成物。
3. さらに、高級脂肪酸金属塩又は高級脂肪酸エステルの少なくとも一つを２〜１０重量部含有する請求項２に記載のゴム組成物。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のゴム組成物を使用し、成形、加硫して得られるＯＡ機器用加硫ゴムベルト。