JP2009280674A - 導電性複合部材、トナー定着部体、定着装置、化学・医療用部品、化学・医療用装置、加工搬送部品、加工装置、流体制御部品、流体制御装置及び導電性複合部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性を有し、しかも種々の樹脂成形部品に用いることができる導電性複合部材およびその製造方法を提供する。
【解決手段】導電性複合部材は、多孔質母材の空孔内に、導電性物質が充填されてなり、また多孔質母材の空孔内に、導電性物質を含有するフッ素エラストマーが充填されてなる。導電性複合部材を製造する方法は、導電性物質が分散した分散液を、多孔質母材の空孔内に充填し、分散液を、加熱して蒸発させ、多孔質母材の空孔内に、導電性物質を充填する。また、導電性複合部材を製造する方法は、導電性物質を、液状のフッ素エラストマーに含有させ、液状のフッ素エラストマーを、加熱加圧し、加熱加圧した液状のフッ素エラストマーを、多孔質母材の空孔内に充填し、多孔質母材の空孔内に、導電性物質を含有したフッ素エラストマーを充填する。
【選択図】図１

Description

この発明は、導電性複合部材、トナー定着部体、定着装置、化学・医療用部品、化学・医療用装置、加工搬送部品、加工装置、流体制御部品、流体制御装置及び導電性複合部材の製造方法に関するものである。

従来、各種樹脂からなる成形品に導電性を付与した導電性樹脂成形品として、合成樹脂に導電性フィラーを分散、混合した複合材料を用い成形した成形品が知られ、導電性フィラーとして金属系、カーボン系などが使用されている（特許文献１〜４）。

また、例えば、液晶ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイでは、絶縁性基板上のマトリックス回路による駆動が行われ、導電性又は絶縁性の基板を、イソチアナフテンモノマー、電子受容体、電解質塩及び溶媒からなる溶液に浸漬した後、光照射してポリイソチアナフテン薄膜からなるパターンを形成し、ドーピング或いは脱ドーピングにより導電性パターンを形成することが知られている（特許文献５）。また、インクジェットで導電性材料を吐出して電極のパターニングを形成するものがある（特許文献５）。
特開２００１−８４８３１号公報 特開２００２−２１２４４３号公報 特表２００６−５２７７８６号公報 特表２００７−１３８０２６号公報 特開平６−３１６１７６号公報 特開平１１−２７４６７１号公報

このような特許文献１〜４などでは、導電性を付与した導電性樹脂成形品を形成するものであり、樹脂成形品に導電性パターンなどを形成することができず、例えば導電性又は絶縁性の基板などには用いることができなかった。

また、特許文献５では、導電性パターンを形成する工程が煩雑となる問題が有る。

また、特許文献６では、インクジェットで導電性材料を吐出するため、パターニングに時間が掛かり、かつ液滴が拡がって精度に劣り、しかも導電性材料を塗布するために剥離しやすく耐久性に問題が有る。

この発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、耐久性を有し、しかも種々の樹脂成形部品に用いることができる導電性複合部材およびその製造方法を提供し、導電性複合部材で構成されるトナー定着部体、さらにトナー定着部体を用いた定着装置、また導電性複合部材で構成される化学・医療用部品、さらに化学・医療用部品を用いた化学・医療用装置、導電性複合部材で構成される加工搬送部品、さらに加工搬送部品を用いた加工装置、導電性複合部材で構成される流体制御部品、さらに流体制御部品を用いた流体制御装置を提供することにある。

前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。

請求項１に記載の発明は、多孔質母材の空孔内に、導電性物質が充填されてなることを特徴とする導電性複合部材である。

請求項２に記載の発明は、多孔質母材の空孔内に、導電性物質を含有するフッ素エラストマーが充填されてなることを特徴とする導電性複合部材である。

請求項３に記載の発明は、前記導電性物質が、前記多孔質母材の外表面から内部の空孔内に充填されてなることを特徴とする請求項１に記載の導電性複合部材である。

請求項４に記載の発明は、前記導電性物質が、前記多孔質母材の内部の空孔内のみに充填されてなることを特徴とする請求項１に記載の導電性複合部材である。

請求項５に記載の発明は、前記導電性物質を含有するフッ素エラストマーが、前記多孔質母材の外表面から内部の空孔内に充填されてなることを特徴とする請求項２に記載の導電性複合部材である。

請求項６に記載の発明は、前記導電性物質を含有するフッ素エラストマーが、前記多孔質母材の内部の空孔内のみに充填されてなることを特徴とする請求項２に記載の導電性複合部材である。

請求項７に記載の発明は、前記多孔質母材は、多孔質フッ素樹脂であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の導電性複合部材である。

請求項８に記載の発明は、前記多孔質フッ素樹脂が、多孔質ポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする請求項７に記載の導電性複合部材である。

請求項９に記載の発明は、前記多孔質母材が、ロール形状である請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の導電性複合部材である。

請求項１０に記載の発明は、前記多孔質母材が、ベルト形状である請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の導電性複合部材である。

請求項１１に記載の発明は、前記多孔質母材が、チューブ形状である請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の導電性複合部材である。

請求項１２に記載の発明は、前記多孔質母材が、シート形状である請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の導電性複合部材である。

請求項１３に記載の発明は、請求項９又は請求項１０に記載の導電性複合部材を有するものであることを特徴とするトナー定着部体である。

請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載のトナー定着部体を有するものであることを特徴とする定着装置である。

請求項１５に記載の発明は、請求項１１又は請求項１２に記載の導電性複合部材を有するものであることを特徴とする化学・医療用部品である。

請求項１６に記載の発明は、請求項１５に記載の化学・医療用部品を有するものであることを特徴とする化学・医療用装置である。

請求項１７に記載の発明は、請求項９乃至請求項１２のいずれか１項に記載の導電性複合部材を有するものであることを特徴とする加工搬送部品である。

請求項１８に記載の発明は、請求項１７に記載の加工搬送部品を有するものであることを特徴とする加工装置である。

請求項１９に記載の発明は、請求項９乃至請求項１２のいずれか１項に記載の導電性複合部材を有するものであることを特徴とする流体制御部品である。

請求項２０に記載の発明は、請求項１９に記載の流体制御部品を有するものであることを特徴とする流体制御装置である。

請求項２１に記載の発明は、請求項１に記載の導電性複合部材を製造する方法であって、
導電性物質が分散した分散液を、多孔質母材の空孔内に充填し、
前記分散液を、加熱して蒸発させ、
前記多孔質母材の空孔内に、前記導電性物質を充填する導電性複合部材の製造方法である。

請求項２２に記載の発明は、請求項２に記載の導電性複合部材を製造する方法であって、
導電性物質を、液状のフッ素エラストマーに含有させ、
前記液状のフッ素エラストマーを、加熱加圧し、
前記加熱加圧した液状のフッ素エラストマーを、多孔質母材の空孔内に充填し、
前記多孔質母材の空孔内に、前記導電性物質を含有したフッ素エラストマーを充填する導電性複合部材の製造方法である。

前記構成により、この発明は、以下のような効果を有する。

請求項１に記載の発明では、多孔質母材の空孔内に、導電性物質が充填されてなり、導電性複合部材の全体を導電性としたり、一部を導電性として導電性パターンを形成することができる。

請求項２に記載の発明では、多孔質母材の空孔内に、導電性物質を含有するフッ素エラストマーが充填されてなり、導電性複合部材の全体を導電性としたり、一部を導電性として導電性パターンを形成することができる。また、フッ素エラストマーが充填されてなる構造でゴム化によって弾性を得て引っ張り強度と伸縮が増し、かつ薄膜化が可能で、しかもフッ素エラストマーの充填割合を制御することで、自由に引っ張り強度と伸縮を変化させることができる。

請求項３に記載の発明では、導電性物質が、多孔質母材の外表面から内部の空孔内に充填されてなり、導電性物質が剥離することがなく耐久性が向上する。

請求項４に記載の発明では、導電性物質が、多孔質母材の内部の空孔内のみに充填されてなり、導電性物質が剥離することがなく耐久性が向上する。

請求項５に記載の発明では、導電性物質を含有するフッ素エラストマーが、多孔質母材の外表面から内部の空孔内に充填されてなり、導電性物質が剥離することがなく耐久性が向上する。また、フッ素エラストマーが、多孔質母材の外表面から内部の空孔内に充填されてなることで、多孔質母材の外表面から内部全体がゴム化によって弾性を得て引っ張り強度と伸縮が増し、かつ薄膜化が可能である。

請求項６に記載の発明では、導電性物質を含有するフッ素エラストマーが、多孔質母材の内部の空孔内のみに充填されてなり、導電性物質が剥離することがなく耐久性が向上する。

請求項７に記載の発明では、多孔質母材は、多孔質フッ素樹脂であり、より薄膜化が可能で、しかも充填は多孔質母材の表面から行なうことにより分布が全体にほぼ均一に形成される。

請求項８に記載の発明では、多孔質フッ素樹脂が、多孔質ポリテトラフルオロエチレンであり、ゴム化によって弾性を得て引っ張り強度と伸縮が増し、より薄膜化が可能である。

請求項９に記載の発明では、多孔質母材が、ロール形状であり、導電性複合部材を定着ロールなどに好ましく用いることができる。

請求項１０に記載の発明では、多孔質母材が、ベルト形状であり、導電性複合部材を搬送ベルト、定着ベルトなどに好ましく用いることができる。

請求項１１に記載の発明では、多孔質母材が、チューブ形状であり、導電性複合部材を液供給チューブなどに好ましく用いることができる。

請求項１２に記載の発明では、多孔質母材が、シート形状であり、導電性複合部材を種々の用途のシート状部品などに好ましく用いることができる。

請求項１３に記載の発明では、トナー定着部体が、好ましい定着ロール、搬送ベルト、定着ベルトなどを有する。

請求項１４に記載の発明では、定着装置が、好ましいトナー定着部体を有する。

請求項１５に記載の発明では、化学・医療用部品が、好ましいチューブ形状部品、シート状部品である。

請求項１６に記載の発明では、化学・医療用装置が、好ましい化学・医療用部品を有する。

請求項１７に記載の発明では、加工搬送部品が、好ましいベルト形状部品、シート形状部品であり、搬送性に優れる。

請求項１８に記載の発明では、加工装置が、好ましい加工搬送部品を有する。

請求項１９に記載の発明では、流体制御部品が、好ましいチューブ形状部品、シート状部品である。

請求項２０に記載の発明では、流体制御装置が、好ましい流体制御部品を有する。

請求項２１に記載の発明では、導電性物質が分散した分散液を、多孔質母材の空孔内に充填し、分散液を、加熱して蒸発させ、多孔質母材の空孔内に、導電性物質を充填し、導電性複合部材の全体を導電性としたり、一部を導電性として導電性パターンを形成することができる。

請求項２２に記載の発明では、導電性物質を、液状のフッ素エラストマーに含有させ、
液状のフッ素エラストマーを、加熱加圧し、加熱加圧した液状のフッ素エラストマーを、多孔質母材の空孔内に充填し、多孔質母材の空孔内に、導電性物質を含有したフッ素エラストマーを充填し、導電性複合部材の全体を導電性としたり、一部を導電性として導電性パターンを形成することができる。また、フッ素エラストマーが充填されてなる構造でゴム化によって弾性を得て引っ張り強度と伸縮が増し、かつ薄膜化が可能で、しかもフッ素エラストマーの充填割合を制御することで、自由に引っ張り強度と伸縮を変化させることができる。

この発明の導電性複合部材は、導電性物質が分散した分散液を、多孔質母材の空孔内に充填し、分散液を、加熱して蒸発させ、多孔質母材の空孔内に、導電性物質を充填する。このようにして、導電性複合部材は、多孔質母材の空孔内に、導電性物質が充填されてなり、例えば、導電性物質が、多孔質母材の外表面から内部の空孔内に充填されてなり、また導電性物質が、多孔質母材の内部の空孔内のみに充填されてなり、導電性複合部材の全体を導電性としたり、一部を導電性として導電性パターンを形成することができる。

また、この発明の導電性複合部材は、導電性物質を、液状のフッ素エラストマーに含有させ、液状のフッ素エラストマーを、加熱加圧し、加熱加圧した液状のフッ素エラストマーを、多孔質母材の空孔内に充填し、多孔質母材の空孔内に、導電性物質を含有したフッ素エラストマーを充填する。このようにして、導電性複合部材は、多孔質母材の空孔内に、導電性物質を含有するフッ素エラストマーが充填されてなり、例えば、導電性物質を含有するフッ素エラストマーが、多孔質母材の外表面から内部の空孔内に充填されてなり、また導電性物質を含有するフッ素エラストマーが、多孔質母材の内部の空孔内のみに充填されてなり、導電性複合部材の全体を導電性としたり、一部を導電性として導電性パターンを形成することができる。また、フッ素エラストマーが充填されてなる構造でゴム化によって弾性を得て引っ張り強度と伸縮が増し、かつ薄膜化が可能で、しかもフッ素エラストマーの充填割合を制御することで、自由に引っ張り強度と伸縮を変化させることができる。以下、この発明を詳細に説明する。

（多孔質母材）
この発明の導電性複合部材に係る多孔質母材としては、多孔質フッ素樹脂、パルプ、シリカゲル、セライト、フェルト、発泡ウレタン、スポンジなどが用いられる。

多孔質フッ素樹脂を構成するフッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）などが挙げられ、ＰＴＦＥが、例えば、耐熱性、柔軟性などの点で好適である。

多孔質フッ素樹脂としては、例えば延伸多孔質ＰＴＦＥなどが挙げられ、延伸多孔質ＰＴＦＥでは、延伸多孔質ＰＴＦＥフィルム製造時の長手方向または延伸多孔質ＰＴＦＥ製造時の長手方向に直交する方向の一軸方向のみに延伸すれば、一軸延伸多孔質ＰＴＦＥが得られ、延伸多孔質ＰＴＦＥフィルム製造時の長手方向および延伸多孔質ＰＴＦＥ製造時の長手方向に直交する方向の二軸方向に延伸すれば二軸延伸多孔質ＰＴＦＥが得られる。

一軸延伸多孔質ＰＴＦＥでは、折り畳み結晶の空間が空孔となった繊維質構造となっており、二軸延伸多孔質ＰＴＦＥでは、折り畳み結晶の空間が多数存在するクモの巣状の繊維質構造となっている。

多孔質フッ素樹脂の空孔率は、２０％〜８０％であることが望ましく、空孔率が小さすぎると、導電性物質を含有させた水系溶液又は水系分散液、または導電性物質を含有した液状のフッ素エラストマーを、充填できる空間が少なくなるため、充填が十分にできないことがあり、空孔率が大きすぎると、強度が不十分となることがある。多孔質フッ素樹脂の最大空孔径は、導電性物質を含有させた水系溶液又は水系分散液、または導電性物質を含有した液状のフッ素エラストマーを加熱加圧し、加熱加圧した導電性物質を含有させた水系溶液又は水系分散液、または導電性物質を含有した液状のフッ素エラストマーを多孔質母材の表面側から空孔内に充填する充填の容易さなどの特性から、適宜設定すればよいが、例えば０．１μｍ〜５μｍであることが望ましい。最大空孔径が小さすぎると導電性物質を含有させた水系溶液又は水系分散液、または導電性物質を含有した液状のフッ素エラストマーの充填が困難であり、最大細空径が大きすぎると、強度が不十分となることがある。

延伸多孔質ＰＴＦＥの好適な厚みは、延伸多孔質ＰＴＦＥの空孔率、最大空孔径などに応じて変動するが、例えば、１０μｍ以上であることが好ましく、厚みが薄すぎると、強度が小さくなることがある。なお、各層の厚みは、ダイヤルゲージで測定した平均厚さである。

多孔質フッ素樹脂の形態は、導電性複合部材を製造する際に都合のよい形態であればよく、特に制限されないが、ベルト形状、またはロール形状、チューブ形状、またはシート形状などが挙げられる。
（導電性物質）
この発明の導電性物質としては、ナノ構造炭素材料、金属粉やカーボン粉等の導電性粉体などの導電性フィラーが用いられる。導電性フィラーの添加量を多くすることで、導電性を高めることができる。カーボン系フィラーとして、強度が高く柔軟であり、かつ、高い導電性を有するカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、また複数のチューブが同心円状に重なった構造の多層カーボンナノチューブ（ＭＷＮＴ）やこのＭＷＮＴにＮｉ等の金属を付着させた金属・合金−多層カーボンナノチューブ複合体なども用いることができる。
（水系溶液又は水系分散液）
この発明の水系溶液又は水系分散液としては、導電性物質を含有する水系溶液又は水系分散液を用いることができる。例えば、フッ素系溶剤として、有限会社ヤマカツラボのテトラゾール（製品名）、また信越化学工業株式会社のＴＨＩＮＮＥＲＳ−１００などを用いることができる。
（フッ素エラストマー）
この発明のフッ素エラストマーは、多孔質母材の空孔内に充填されてなるものであり、例えば液状のフッ素化ポリエーテル骨格がシリコーン架橋されているゴムが充填されてなるものである。このフッ素化ポリエーテル骨格がシリコーン架橋されているゴムとして、例えば、信越化学工業株式会社製の商品名「ＳＩＦＥＬ」などが挙げられる。

液状のフッ素化ポリエーテル骨格がシリコーン架橋されていないゴムは、未架橋の状態で液状であり、架橋反応させることで固形状のゴムとなるものである。液状のときに、多孔質母材の多孔質フッ素樹脂の空孔内に浸入させ、その後架橋反応させてゴムとする。

液状のゴム（未架橋）の粘度は、多孔質母材の空孔へ含浸できる程度であればよく、特に限定されないが、多孔質母材として、例えば多孔質フッ素樹脂を用いる場合、多孔質フッ素樹脂の空孔への浸入のし易さを考慮すると、２５℃で１０００ポイズ以下であることが望ましい。粘度が大きすぎると、多孔質フッ素樹脂の空孔内への浸入が困難となるため、例えば希釈して２０％〜３０％粘度を小さくする。

導電性複合部材の硬度は、フッ素エラストマーの硬度により調整でき、例えば、導電性複合部材の硬度としては、デュロメータＡ硬度で８０以下であることが望ましく、導電性複合部材の硬度が大きすぎると、フッ素エラストマーを設けることによる効果が十分に確保できないことがある。また、フッ素エラストマーは、引張強さが０．１ＭＰａ以上であることが望ましく、フッ素エラストマーの引張強さが小さすぎると、導電性複合部材の強度が弱くなるため、導電性複合部材の耐久性が不十分となることがある。

（導電性複合部材）
この発明にかかる導電性複合部材は、図１に示すように、導電性物質が分散した分散液を、多孔質母材１の空孔内に充填し、分散液を、加熱して蒸発させ、多孔質母材１の空孔内に、導電性物質を充填する。また、導電性物質を、液状のフッ素エラストマーに含有させ、液状のフッ素エラストマーを、加熱加圧し、加熱加圧した液状のフッ素エラストマーを、多孔質母材１の空孔内に充填し、多孔質母材１の空孔内に、導電性物質を含有したフッ素エラストマーを充填する。

図１（ａ）に示す導電性複合部材は、導電性物質、または導電性物質を含有したフッ素エラストマー２が、多孔質母材１の両側の外表面から内部の空孔１ａ内に充填されてなる。図１（ｂ）に示す導電性複合部材は、導電性物質、または導電性物質を含有したフッ素エラストマー２が、多孔質母材１の片側の外表面から内部の空孔１ａ内に充填されてなる。図１（ｃ）に示す導電性複合部材は、導電性物質、または導電性物質を含有したフッ素エラストマー２が、多孔質母材１の内部の空孔１ａ内のみに充填されてなる。

この発明にかかる導電性複合部材は、簡単な工程で、導電性複合部材の全体を導電性としたり、一部を導電性として導電性パターンを形成することができ、例えば導電性又は絶縁性の基板などには用いることができる。また、多孔質母材１の空孔１ａ内に、導電性物質、または導電性物質を含有したフッ素エラストマー２が充填されることで、従来のインクジェットで導電性材料を吐出するものなどに比較して、パターニングに時間が掛かることがなく、かつ液滴が拡がって精度の低下がない。しかも、導電性材料を塗布することがないので、剥離することがなく耐久性が向上する。

また、多孔質母材１は、多孔質フッ素樹脂であり、より薄膜化が可能で、しかも充填は多孔質母材１の表面から行なうことにより分布が全体にほぼ均一に形成され、成形が容易である。多孔質フッ素樹脂が、多孔質ポリテトラフルオロエチレンであり、ゴム化によって弾性を得て引っ張り強度と伸縮が増し、より薄膜化が可能である。

多孔質母材１が、ロール形状であり、導電性複合部材を定着ロールなどの表面材として耐熱性好ましく用いることができる。多孔質母材１が、ベルト形状であり、導電性複合部材を搬送ベルト、定着ベルトなどの基材、あるいは表面材として好ましく用いることができる。

画像形成装置には、定着装置が備えられ、この定着装置はトナー定着部体を有し、このトナー定着部体を構成する定着ロール、搬送ベルト、定着ベルトなどに導電性複合部材が好ましく用いられる。

多孔質母材１が、チューブ形状であり、導電性複合部材を液供給チューブなどに好ましく用いることができる。また、多孔質母材１が、シート形状であり、導電性複合部材を種々の用途のシート状部品などに好ましく用いることができる。

化学・医療用装置には、化学・医療用部品が備えられ、化学・医療用部品は、液供給チューブ、種々の用途のシート状部品などを有し、液供給チューブ、種々の用途のシート状部品などに導電性複合部材が好ましく用いられる。例えば、実験液を供給するチューブ、点滴液を供給するチューブとして液供給チューブを用いることができ、この場合液供給チューブは弾力性、耐薬品性に優れる。また、例えば、化学品を置くシート、手術用具を置くシートとしてシート状部品を用いることができ、この場合シート状部品は弾力性、耐薬品性に優れる。

加工装置には、加工搬送部品が備えられ、加工搬送部品は、ベルト形状部品、シート形状部品を有し、導電性複合部材が好ましく用いられる。例えば、リフロー半田付きの搬送用のシート及びベルトとしてベルト形状部品、シート形状部品を用いることができ、この場合ベルト形状部品、シート形状部品が耐熱性、タック性に優れ、搬送部品を確実に搬送することができる。また、例えば、半導体用シリコンウエハを搬送するハンドリングとしてシート形状部品を用いることができ、この場合シート形状部品がタック性に優れ、半導体用シリコンウエハをタックして確実に搬送することができる。また、シート形状部品が磨耗などで交換する場合にも、搬送台に置くだけでタックしてセットでき交換が容易である。また、マスキング材、パッキン材としてシート形状部品を用いることができ、この場合シート形状部品が弾性や耐薬品性に優れる。

流体制御装置には、流体制御部品が備えられ、流体制御部品は、チューブ形状部品、シート状部品を有し、導電性複合部材が好ましく用いられる。例えば、液体など供給するチューブ形状部品として用いることができ、この場合チューブ形状部品が耐熱性、耐薬品性に優れる。また、例えば、流体の制御を行うバルブのダイアフラムとしてシート状部品を用いることができ、この場合シート状部品が耐熱性、耐薬品性に優れる。
（導電性複合部材の製造方法）
この発明の導電性複合部材の製造方法としては、導電性物質が分散した分散液を、多孔質母材の空孔内に充填し、分散液を、加熱して蒸発させ、多孔質母材の空孔内に、導電性物質を充填する。

また、導電性複合部材の製造方法としては、導電性物質を、液状のフッ素エラストマーに含有させ、液状のフッ素エラストマーを、加熱加圧し、加熱加圧した液状のフッ素エラストマーを、多孔質母材の空孔内に充填し、多孔質母材の空孔内に、導電性物質を含有したフッ素エラストマーを充填し、多孔質母材の空孔内に液状のフッ素化ポリエーテル骨格がシリコーン架橋されているゴムを充填する方法であれば特に限定されない。

多孔質母材として、多孔質フッ素樹脂の空孔内に、液状のフッ素化ポリエーテル骨格がシリコーン架橋されているゴムを充填する方法としては、未架橋ゴムを液状の流動可能な状態として細孔内に含浸させるなどして充填し、その後架橋させる。未架橋ゴムを液状の流動可能な状態とするには、溶媒に溶解または分散させ希釈化する。

液状の未架橋ゴムを多孔質フッ素樹脂の空孔内に充填する方法としては、例えば、液状の未架橋ゴムを満たした浴中に多孔質フッ素樹脂を浸漬する方法、液状の未架橋ゴムを多孔質フッ素樹脂に転写法、遠心分離法、リング塗工などで塗布する方法、注型内にセットした多孔質フッ素樹脂に液状の未架橋ゴムを注入して含浸する方法などがある。
（実施例１）
以下、実施例１に基づいてこの発明を詳細に述べる。ただし、この実施例１はこの発明を制限するものではない。多孔質母材として、多孔質フッ素樹脂であるシート状の多孔質ポリテトラフルオロエチレンを用いた。多孔質ポリテトラフルオロエチレンは、厚さ４０μｍ、空孔径０．１μｍ〜１μｍ、空孔率４０％〜５０％を使用した。

導電性物質としては、ナノ構造炭素材料を用い、水系溶液又は水系分散液としては、フッ素系溶剤として、信越化学工業株式会社のＴＨＩＮＮＥＲＳ−１００を用いた。このナノ構造炭素材料が分散した分散液を、シート状の多孔質ポリテトラフルオロエチレンの空孔内に充填するには、真空加熱で含浸、又は常温常圧でも空孔率が４０％以上ならば含浸が可能であった。

水系溶液又は水系分散液を４０℃〜８０℃で加熱してシート状の多孔質ポリテトラフルオロエチレンを乾燥させ、水系溶液又は水系分散液を蒸発させ空孔内に残るナノ構造炭素材料により導電性を得ることができた。

（実施例２）
以下、実施例２に基づいてこの発明を詳細に述べる。ただし、この実施例２はこの発明を制限するものではない。多孔質母材として、多孔質フッ素樹脂であるシート状の多孔質ポリテトラフルオロエチレンを用いた。多孔質ポリテトラフルオロエチレンは、厚さ４０μｍ、空孔径０．１μｍ〜１μｍ、空孔率４０％〜５０％を使用した。

液状のフッ素エラストマーとして、信越化学工業株式会社製の商品名「ＳＩＦＥＬ」）を用いた。信越化学工業株式会社製の商品名「ＳＩＦＥＬ」は、一液型のＳＩＦＥＬ３１５５を用い、この一液型のＳＩＦＥＬ３１５５の物性は以下の通りである。この液状のフッ素エラストマーに、導電性物質としては、ナノ構造炭素材料を用い、このナノ構造炭素材料を液状のフッ素エラストマーに含有させた。

一般特性 硬度 ５５
硬化前物性 外観 乳白色液状、粘度２３℃ ４０Ｐａ・ｓ
硬化後物性
比重２３℃ １．８７
硬度 ５５
引張強さ ７．８ＭＰａ
伸び％ ２５０
引裂強さ ９．８ＫＮ／ｍ
図１（ａ）に示す導電性複合部材の製造は、図２（ａ）に示すように、下型１０と上型１１との間に、シート状の多孔質ポリテトラフルオロエチレンを入れ、上型１１から導電性物質を含有した液状のフッ素エラストマーの原液を１回目の注入し、下型１０と上型１１の型により加圧加熱により成形する。この加熱にて、導電性物質を含有した液状のフッ素エラストマーの原液をゲル化状態にし、この液状から固体になる進行過程の温度は、４０℃〜８０℃が目安である。

次に、図２（ｂ）に示すように、下型１０から導電性物質を含有した液状のフッ素エラストマーの原液を２回目の注入し、下型１０と上型１１の型により加圧加熱により成形する。この加熱にて、導電性物質を含有した液状のフッ素エラストマーの原液をゲル化状態にし、この液状から固体になる進行過程の温度は、４０℃〜８０℃が目安である。

この導電性物質を含有した液状のフッ素エラストマーは、必要に応じて２０％〜８０％に希釈することもある。導電性物質を含有した液状のフッ素エラストマーは、真空脱泡を行い金型に注入し、注入量は導電性物質を含有した液状のフッ素エラストマーが多孔質ポリテトラフルオロエチレンの両側の外表面から内部の空孔内に充填される量であり、この注入量が確認されたならば、１５０℃で１０分の１次加硫処理を行った後、脱型をして２００℃で４時間の２次加硫処理をへて、図１（ａ）に示す導電性複合部材が製造された。

図１（ｂ）に示す導電性複合部材の製造は、図３に示すように、下型１０と上型１１との間に、シート状の多孔質ポリテトラフルオロエチレンを入れ、上型１１から導電性物質を含有した液状のフッ素エラストマーの原液を注入し、下型１０と上型１１の型により加圧加熱により成形する。この加熱にて、導電性物質を含有した液状のフッ素エラストマーの原液をゲル化状態にし、この液状から固体になる進行過程の温度は、４０℃〜８０℃が目安である。

この導電性物質を含有した液状のフッ素エラストマーは、必要に応じて２０％〜８０％に希釈することもある。導電性物質を含有した液状のフッ素エラストマーは、真空脱泡を行い金型に注入し、注入量は導電性物質を含有した液状のフッ素エラストマーが多孔質ポリテトラフルオロエチレンの片側の外表面から内部の空孔内に充填される量であり、この注入量が確認されたならば、１５０℃で１０分の１次加硫処理を行った後、脱型をして２００℃で４時間の２次加硫処理をへて、図１（ｂ）に示す導電性複合部材が製造された。

図１（ｃ）に示す導電性複合部材の製造は、図３に示すように、下型１０と上型１１との間に、シート状の多孔質ポリテトラフルオロエチレンを入れ、上型１１から導電性物質を含有した液状のフッ素エラストマーの原液を注入し、下型１０と上型１１の型により加圧加熱により成形する。この加熱にて、導電性物質を含有した液状のフッ素エラストマーの原液をゲル化状態にし、この液状から固体になる進行過程の温度は、４０℃〜８０℃が目安である。

この導電性物質を含有した液状のフッ素エラストマーは、必要に応じて２０％〜８０％に希釈することもある。導電性物質を含有した液状のフッ素エラストマーは、真空脱泡を行い金型に注入し、注入量は導電性物質を含有した液状のフッ素エラストマーが多孔質ポリテトラフルオロエチレンの内部の空孔内のみに充填される量であり、この注入量が確認されたならば、１５０℃で１０分の１次加硫処理を行った後、脱型をして２００℃で４時間の２次加硫処理をへて、図１（ｃ）に示す導電性複合部材が製造された。

図４は多孔質ポリテトラフルオロエチレンへの導電性物質を含有した液状のフッ素エラストマーの含浸を示す図であり、図４（ａ）は導電性物質を含有した液状のフッ素エラストマーを含浸する前の多孔質ポリテトラフルオロエチレンの表面を示し、表面には多数の空孔が現れている。この多孔質ポリテトラフルオロエチレンに、図２及び図３に示すようにして導電性物質を含有した液状のフッ素エラストマーを含浸した。図４（ｂ）は図２に示すようにして多孔質ポリテトラフルオロエチレンの表面と裏面の両側から導電性物質を含有した液状のフッ素エラストマーを含浸したものであり、導電性物質を含有した液状のフッ素エラストマー１００％含浸は表面と裏面ともに空孔が導電性物質を含有した液状のフッ素エラストマーによってふさがっている様子が窺える。図４（ｃ）は図３に示すようにして多孔質ポリテトラフルオロエチレンの表面から導電性物質を含有した液状のフッ素エラストマーを含浸したものであり、導電性物質を含有した液状のフッ素エラストマー２５％含浸は表面の空孔が導電性物質を含有した液状のフッ素エラストマーによってふさがっているが、裏面から見ると空孔に隙間があるのが窺える。また、多孔質ポリテトラフルオロエチレンの表面から導電性物質を含有した液状のフッ素エラストマーを含浸し、導電性物質を含有した液状のフッ素エラストマー２０％含浸は、図示していないが表面と裏面の空孔に隙間があるのが窺えた。
［ロール形状部品］
導電性複合部材は、図５に示すように、多孔質母材の多孔質ポリテトラフルオロエチレンがロール形状であり、この多孔質ポリテトラフルオロエチレンを用いてロール形状多孔質母材２０を製造した。多孔質ポリテトラフルオロエチレンのロール形状は、所定の寸法に加工され、収縮率を考慮したロール形状多孔質母材２０である。

ロール形状多孔質母材２０は、図６（ａ）に示すように、外径型３０の内部にセットし、図６（ｂ）に示すように、ロール形状多孔質母材２０の内部に加圧空気を供給し、外径型３０の内部の形状に沿って膨らまし、必要な内径を成形する。

このようにして、出来上がったロール形状多孔質母材２０を外径型３０から取り出し、使用温度まで、例えば２００℃〜２５０℃エージングし、直径４０ｍｍの内径まで加熱収縮をする。このエージングしたロール形状多孔質母材２０を、図７（ａ）に示すように、プライマー処理をした芯金３１にかぶせる。

タンク３２に貯留された真空脱泡した導電性物質を含有した液状のフッ素エラストマーを、図７（ｂ）に示すように、芯金３１にかぶせたロール形状多孔質母材２０に浸漬して真空含浸を行う。但し、この時導電性物質を含有した液状のフッ素エラストマーを２０％〜８０％の間で希釈し、必要な希釈量で調整にすることもできる。

所定量に含浸されたロール形状多孔質母材２０を、図７（ｃ）に示すように、加熱機３３によって加熱してロール形状多孔質母材２０の収縮によって、ロール形状多孔質母材２０を芯金３１に固着させる。この状態で、１５０℃１０分の１次加硫を行い、続いて２次加硫２００℃で４時間の処理で所望のロール形状部品が製造でき、ロール表面に残った導電性物質を含有した液状のフッ素エラストマーは簡単には剥がすことができる。

［チューブ形状部品］
導電性複合部材は、多孔質母材の多孔質ポリテトラフルオロエチレンがチューブ形状であり、この多孔質ポリテトラフルオロエチレンを用いてチューブ形状多孔質母材は、ロール形状多孔質母材と同様に成形される。導電性物質を含有した液状のフッ素エラストマーを注型する金型の中子にチューブ形状多孔質母材をセットし、この金型に導電性物質を含有した液状のフッ素エラストマーを金型に注入し、チューブ形状多孔質母材の表面側から空孔内に充填し、導電性物質を含有した液状のフッ素エラストマーを充填したロール形状多孔質母材と同様に製造される。

［ベルト形状部品］
導電性複合部材は、多孔質母材の多孔質ポリテトラフルオロエチレンがベルト形状であり、この多孔質ポリテトラフルオロエチレンを用いてベルト形状多孔質母材は、ロール形状多孔質母材と同様に成形され、導電性物質を含有した液状のフッ素エラストマーを金型に注入し、ベルト形状多孔質母材の表面側から空孔内に充填し、導電性物質を含有した液状のフッ素エラストマーを充填したロール形状多孔質母材と同様に製造される。

［シート形状部品］
導電性複合部材は、多孔質母材の多孔質ポリテトラフルオロエチレンがシート形状であり、この多孔質ポリテトラフルオロエチレンを用いてシート形状多孔質母材は、図２及び図３に示したように、シート形状多孔質母材の表面側から空孔内に充填して製造される。

カーボン粒子をフッ素系溶剤テトラゾールＦ（パーフルオロアルカン）に分散し、多孔質母材に含浸させる。そして、多孔質母材を４０℃〜８０℃で加熱してフッ素系溶剤テトラゾールＦ（パーフルオロアルカン）を除去し、これにより多孔質母材の内部にカーボン粒子が残留して高抵抗１０^６ 〜 １０^１０ Ωを得ることができた。

また、カーボン粒子を液状のフッ素エストラマーの原液４００Ｐｏｉｓｅ〜２０００Ｐｏｉｓｅに稀釈剤と共に分散させ、液状のフッ素エストラマーを多孔質母材に含浸させ、これにより多孔質母材の内部にフッ素エストラマーと共にカーボン粒子が残留して高抵抗１０^６ 〜 １０^１０ Ωを得ることができた。

この発明の導電性複合部材は、図８に示すように、部分的に導電性と非導電性とするようにすることができ、また部分的に導電性とすることにより極性の異なる部材が簡単にできる。例えば、導電性複合部材の導電性Ａの部分と、導電性Ｂの部分とで抵抗値を容易に変えることができ、プリント配線基板を作成することができる。

また、この発明の導電性複合部材は、多孔質母材の空孔内に、導電性物質が充填されてなり、また多孔質母材の空孔内に、導電性物質を含有するフッ素エラストマーが充填されてなり、導電性物質の充填量を増減して調節することで、導電性複合部材が必要とする電気特性を簡単に得ることができる。

また、導電性複合部材の用途に応じて部品の成型後の加圧加熱により導電性物質の分散量を制限することができ、より導電性の安定性を高めることができる。例えば、複写機用定着ロール及び定着ベルト、また搬送ベルト、シートなどの製品が、導電性を有するようにすることで、簡単かつ確実に、静電気によってごみが付着することを防止することができる。

この発明は、耐久性を有し、しかも種々の樹脂成形部品に用いることができる導電性複合部材およびその製造方法を提供し、導電性複合部材で構成されるトナー定着部体、さらにトナー定着部体を用いた定着装置、また導電性複合部材で構成される化学・医療用部品、さらに化学・医療用部品を用いた化学・医療用装置、導電性複合部材で構成される加工搬送部品、さらに加工搬送部品を用いた加工装置、導電性複合部材で構成される流体制御部品、さらに流体制御部品を用いた流体制御装置に適用可能である。

導電性複合部材を示す模式図である。 導電性複合部材の製造を示す模式図である。 導電性複合部材の製造を示す模式図である。 多孔質ポリテトラフルオロエチレンへの液状のフッ素エラストマーの含浸を示す図である。 多孔質母材を示す斜視図である。 ロール形状部品の製造を示す工程図である。 ロール形状部品の製造を示す工程図である。 シート形状部品を示す図である。

符号の説明

１ 多孔質ポリテトラフルオロエチレン
１０ 下型
１１ 上型
２０ ロール形状多孔質母材
３０ 外径型
３１ 芯金
３２ タンク
３３ 加熱機

Claims (22)

1. 多孔質母材の空孔内に、導電性物質が充填されてなることを特徴とする導電性複合部材。
2. 多孔質母材の空孔内に、導電性物質を含有するフッ素エラストマーが充填されてなることを特徴とする導電性複合部材。
3. 前記導電性物質が、前記多孔質母材の外表面から内部の空孔内に充填されてなることを特徴とする請求項１に記載の導電性複合部材。
4. 前記導電性物質が、前記多孔質母材の内部の空孔内のみに充填されてなることを特徴とする請求項１に記載の導電性複合部材。
5. 前記導電性物質を含有するフッ素エラストマーが、前記多孔質母材の外表面から内部の空孔内に充填されてなることを特徴とする請求項２に記載の導電性複合部材。
6. 前記導電性物質を含有するフッ素エラストマーが、前記多孔質母材の内部の空孔内のみに充填されてなることを特徴とする請求項２に記載の導電性複合部材。
7. 前記多孔質母材は、多孔質フッ素樹脂であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の導電性複合部材。
8. 前記多孔質フッ素樹脂が、多孔質ポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする請求項７に記載の導電性複合部材。
9. 前記多孔質母材が、ロール形状である請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の導電性複合部材。
10. 前記多孔質母材が、ベルト形状である請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の導電性複合部材。
11. 前記多孔質母材が、チューブ形状である請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の導電性複合部材。
12. 前記多孔質母材が、シート形状である請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の導電性複合部材。
13. 請求項９又は請求項１０に記載の導電性複合部材を有するものであることを特徴とするトナー定着部体。
14. 請求項１３に記載のトナー定着部体を有するものであることを特徴とする定着装置。
15. 請求項１１又は請求項１２に記載の導電性複合部材を有するものであることを特徴とする化学・医療用部品。
16. 請求項１５に記載の化学・医療用部品を有するものであることを特徴とする化学・医療用装置。
17. 請求項９乃至請求項１２のいずれか１項に記載の導電性複合部材を有するものであることを特徴とする加工搬送部品。
18. 請求項１７に記載の加工搬送部品を有するものであることを特徴とする加工装置。
19. 請求項９乃至請求項１２のいずれか１項に記載の導電性複合部材を有するものであることを特徴とする流体制御部品。
20. 請求項１９に記載の流体制御部品を有するものであることを特徴とする流体制御装置。
21. 請求項１に記載の導電性複合部材を製造する方法であって、
    導電性物質が分散した分散液を、多孔質母材の空孔内に充填し、
    前記分散液を、加熱して蒸発させ、
    前記多孔質母材の空孔内に、前記導電性物質を充填する導電性複合部材の製造方法。
22. 請求項２に記載の導電性複合部材を製造する方法であって、
    導電性物質を、液状のフッ素エラストマーに含有させ、
    前記液状のフッ素エラストマーを、加熱加圧し、
    前記加熱加圧した液状のフッ素エラストマーを、多孔質母材の空孔内に充填し、
    前記多孔質母材の空孔内に、前記導電性物質を含有したフッ素エラストマーを充填する導電性複合部材の製造方法。