JP7309444B2 - 樹脂組成物、樹脂成形体、樹脂積層体、カートリッジ、画像形成装置、樹脂成形体の製造方法、樹脂積層体の製造方法およびカートリッジの製造方法 - Google Patents
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Description
(樹脂成形体)
第1実施形態は、シート形状に好適な樹脂成形体であり、シート形状にしたときに高い導電性と膜厚の均一性を両立することができる樹脂成形体である。
以下、第1実施形態の樹脂成形体の製造方法について説明する。
第2実施形態は、樹脂成形体からなる樹脂層をポリスチレン系樹脂よりなる基材上に設けた樹脂積層体に関する。
図1は第2実施形態である樹脂積層体の一実施態様を示す概略図である。樹脂積層体10は、ポリスチレン系樹脂よりなる基材1と、前記基材上にカーボンブラックが配合されたエチレン-酢酸ビニル共重合樹脂を主成分とする樹脂層2を備える。なお、樹脂層2の上にはさらに樹脂層を設けることも可能であり、樹脂層を2層以上設けても構わない。
続いて、第2実施形態の樹脂積層体の製造方法を説明する。図2は樹脂積層体の製造方法の一実施態様を示す概略図である。
第2実施形態の樹脂積層体は、従来金属部材が使われていた導電部分に用いることができる。具体的には、カートリッジに用いられている金属プレートを、第2実施形態の樹脂積層体に置き換えることが可能である。好適には、カートリッジの静電容量検知部材として、第2実施形態の樹脂積層体を用いることができる。
図4は本発明の画像形成装置の一実施態様を示す概略図である。画像形成装置AはカートリッジBを着脱するための、開閉扉13を有する。図4は開閉扉13が開放された状態を示している。カートリッジBはガイドレール12に沿って画像形成装置Aに装着されると、画像形成装置A内にある不図示の現像剤の残量検知部と、カートリッジBの接点部材とが電気的に接続される。このような構成を採ることにより、本発明の画像形成装置Aは、カートリッジBに残存するトナー24の量を精度よく検知し、その量を表示することが可能となる。
以下に本発明の樹脂成形体の測定方法を示す。
エチレン-酢酸ビニル共重合樹脂のMFRは、東洋精機社製MFR測定装置(MeltIndexer G-01)を用いて、JIS K 7210に準拠した測定方法で、温度190℃、2.16kgfの条件で測定を行った。
酢酸ビニルの含有量は、TGA(METTLER TOLEDO社製、商品名:TGA851)をもちいて分析した。エチレン-酢酸ビニル共重合樹脂は、窒素雰囲気で昇温した時に、約270~390℃で酢酸ビニル部分から酢酸の脱離反応が起こり、約390~500℃で主鎖の分解反応が起こる。TGAで、まず、エチレン-酢酸ビニル共重合樹脂を窒素雰囲気で25℃から500℃まで2℃/分で昇温させた。そして、270~390℃にみられる重量減少率(%)をX1、25℃から500℃にみられる重量減少率(%)をX2として、酢酸ビニルの含有量を式1によって算出した。
カーボンブラックのDBP吸油量は、あさひ総研社製吸油量測定装置(S-500)を用いてJIS Z 8901に準拠した測定方法で測定を行った。
カーボンブラックの平均一次粒子径は、TEM画像から求めた。以下に、その手順を示す。
電気抵抗の測定装置は、抵抗計にロレスタGP MCP-T610型(三菱化学アナリテック社製、JIS-K7194準拠)を、そして電極に直列4探針プローブ(ASP)を使用した。測定条件は印加電圧10Vで、シートの幅方向の中央部分を、100mm毎に5点を測定し、その平均値を測定データとした。また、測定環境は25℃±3℃、相対湿度55±5%とした。
成形性の評価は、シートの幅方向の中央部分を、100mm毎に50点測定を行い、ブツ部分(凝集部分)を含めたシートの厚みムラが±5%以内のシートがとれるものをA、ブツ部分を含めたシートの厚みムラが±10%以内のシートがとれるものをBとした。また、ブツ部分を含めたシートの厚みムラが±20%以内のシートがとれるものをC、ブツ部分を含めたシートの厚みムラが±20%より大きいシートがとれるものをDとして、C以上を合格とした。
JIS K6854-1に準じて引張試験機(インストロン社製 5582型)を使用し、ヘッド速度10mm/分で、剥離試験を行った。試験を5回行い、最大剥離力の平均値を接着強度(N/25mm)とした。
5本の試験片を目視で確認し、基材からの樹脂層の剥離の有無を確認した。判定基準は以下の通りであり、A、Bを合格とした。
樹脂層の剥離が確認されなかった:A
5本中1本で樹脂層の剥離が確認された:B
5本中2本以上で樹脂層の剥離が確認された:C
<樹脂組成物の作成>
エチレン-酢酸ビニル共重合樹脂として、三井デュポンポリケミカル社製エバフレックスP1007(A-1)(MFR:9g/10min、酢酸ビニル含有量:10質量%)を用いた。
得られた樹脂組成物を単軸押出し機(プラスチック工学研究所製、商品名:GT-40)に幅300mmのコートハンガーダイを接続したシート押出し機を用いて押出成形し、厚み100μmのシート状の実施例1の樹脂成形体を得た。
<サンプル評価>
得られたシート状の樹脂成形体の表面抵抗率を測定したところ、560Ω/□であり、良好な導電性が得られた。また、シートに穴あきはなく、ブツ等のあまりみられず厚みムラの最大値と最小値の差が8μmで、平均膜厚に対する厚みムラが±5%以下の良好なシートが得られたので、シートの評価を、Aとした。
実施例2~16は、エチレン-酢酸ビニル共重合樹脂とカーボンブラックの原料と配合比を表1に示すように変更し、実施例1と同様の方法で樹脂成形体を得た。各実施例の樹脂成形体の評価結果を表2にまとめる。なお、実施例2の樹脂成形体に対して5質量部の熱可塑性エラストマー(住友化学社製オレフィン系エラストマー、商品名:ESPOLEX TPE820)を添加した変形例も作製したが抵抗率、成形性が変化しなかったことを確認した。
A-1:三井デュポンポリケミカル社製エバフレックスP1007
MFR:9g/10min、酢酸ビニル含有量:10%
A-2:三井デュポンポリケミカル社製エバフレックスEV460
MFR:2.5g/10min、酢酸ビニル含有量:19%
A-3:三井デュポンポリケミカル社製エバフレックスEV450
MFR:15g/10min、酢酸ビニル含有量:19%
A-4:宇部丸善ポリエチレン社製UBEポリエチレンV115
MFR:0.8g/10min、酢酸ビニル含有量:15%
A-5:三井デュポンポリケミカル社製エバフレックスV406
MFR:20g/10min、酢酸ビニル含有量:20%
A-6:宇部丸善ポリエチレン社製UBEポリエチレンV315
MFR:17g/10min、酢酸ビニル含有量:15%
A-7:宇部丸善ポリエチレン社製UBEポリエチレンV206
MFR:2g/10min、酢酸ビニル含有量:6%
A-8:宇部丸善ポリエチレン社製UBEポリエチレンV106
MFR:0.4g/10min、酢酸ビニル含有量:6%
A-9:三井デュポンポリケミカル社製エバフレックスV250
MFR:15g/10min、酢酸ビニル含有量:28%
A-10:日本ポリエチレン社製ノバテックLV113
MFR:0.3g/10min、酢酸ビニル含有量:4%
A-11:三井デュポンポリケミカル社製エバフレックスV250
MFR:30g/10min、酢酸ビニル含有量:33%
A-12:宇部丸善ポリエチレン社製UBEポリエチレンV210
MFR:4g/10min、酢酸ビニル含有量:10%
A-13:三井デュポンポリケミカル社製エバフレックスP1007
MFR:9g/10min、酢酸ビニル含有量:10%
A-14:三井デュポンポリケミカル社製エバフレックスV56113
MFR:20g/10min、酢酸ビニル含有量:12%
A-15:宇部丸善ポリエチレン社製UBEポリエチレンV215
MFR:2g/10min、酢酸ビニル含有量:15%
A-16:宇部丸善ポリエチレン社製UBEポリエチレンV105T
MFR:15g/10min、酢酸ビニル含有量:5%
A-17:宇部丸善ポリエチレン社製UBEポリエチレンV322
MFR:3g/10min、酢酸ビニル含有量:22%
A-18:宇部丸善ポリエチレン社製UBEポリエチレンV221
MFR:2.5g/10min、酢酸ビニル含有量:21%
A-19:日本ポリエチレン社製ノバテックLV1511
MFR:3g/10min、酢酸ビニル含有量:1.5%
A-20:宇部丸善ポリエチレン社製UBEポリエチレンV120T
MFR:1.0g/10min、酢酸ビニル含有量:20%
A-21:三井デュポンポリケミカル社製エバフレックスEV-150
MFR:30.0g/10min、酢酸ビニル含有量:33%
B-1:東海カーボン社製シーストG-FY
平均一次粒子径:72nm、DBP吸油量:152ml/100g
B-2:東海カーボン社製トーカブラック#4300
平均一次粒子径:55nm、DBP吸油量:142ml/100g
B-3:電気化学工業社製デンカブラック粒状品
平均一次粒子径:35nm、DBP吸油量:160ml/100g
B-4:東海カーボン社製トーカブラック#8500F
平均一次粒子径:14nm、DBP吸油量:96ml/100g
B-5:東海カーボン社製トーカブラック#7050
平均一次粒子径:66nm、DBP吸油量:67ml/100g
B-6:東海カーボン社製トーカブラック#5500
平均一次粒子径:25nm、DBP吸油量:155ml/100g
B-7:東海カーボン社製シーストTA
平均一次粒子径:122nm、DBP吸油量:42ml/100g
C-1:東洋スチレン社製 NR1200
D-1:太陽化学社製 チラバゾールH-818(主成分:ポリグリセリン縮合脂肪酸エステル)の50質量%エタノール希釈品
<樹脂組成物の作成>
エチレン-酢酸ビニル共重合樹脂として、宇部丸善ポリエチレン社製UBEポリエチレンV106(A-8)(MFR:0.4g/10min、酢酸ビニル含有量:6質量%)を用いた。カーボンブラックとして東海カーボン社製シーストG-FY(B-1)(平均一次粒子径:72nm、DBP吸油量:152ml/100g)を用いた。
実施例1の同様の方法で、シート状の比較例1の樹脂成形体を得た。
得られたシート状の樹脂成形体サンプルの表面抵抗率を測定したところ、640Ω/□であった。一方、シートにカーボンブラックの凝集由来とみられるブツが多発し、厚みムラの最大値と最小値の差が55μmであり、厚みムラが±20%を超えたので、シートの評価をDとした。
比較例2~12は、エチレン-酢酸ビニル共重合樹脂とカーボンブラックの原料と配合比を表3に示すように変更し、比較例1と同様の方法で樹脂成形体を得た。各比較例の樹脂成形体の評価結果を表4にまとめる。
(1)エチレン-酢酸ビニル共重合樹脂のMFRが0.5g/10min以上20g/10min以下
(2)カーボンブラックの平均一次粒子径が55nm以上100nm以下
(3)カーボンブラックのDBP吸油量が100ml/100g以上300ml/100g以下
(3)酢酸ビニルの含有量が主成分100質量部に対して2.9質量部以上12.3質量部以下
<樹脂層に用いるシート状の樹脂成形体の製造>
エチレン-酢酸ビニル共重合樹脂の原料として、宇部丸善ポリエチレン社製UBEポリエチレンV115(A-4)(MFR:0.8g/10min、酢酸ビニル含有量:15質量%)を用いた。
得られたシート状の樹脂成形体を長さ150mm、幅25mmに切り出し、長さ250mm、幅250mm、厚さ3mmの平板状金型に張り付けた。そののちに、射出成形機(住友重機械工業社製 SE-180D)を用いて、基材となるポリスチレン系樹脂である東洋スチレン社製NR1200(C-1)を射出することでインサート成形を行い、剥離試験用試験片である実施例17の樹脂積層体を得た。なお、インサート成形の温度条件は、シリンダ温度200℃、金型温度50℃とした。
剥離試験用試験片5本を評価した結果、実施例17の樹脂積層体の接着強度は3.2(N/25mm)と高い値であった。また、表面層剥離評価用試験片5本を評価した結果、剥離は1本も確認されなかったため評価はAとした。
実施例18~22は、エチレン―酢酸ビニル共重合樹脂とカーボンブラックおよび添加剤の原料と配合比を表5に示すように変更し、実施例17と同様の方法で樹脂積層体を得た。各実施例の樹脂積層体の評価結果を表6にまとめる。なお、実施例18の基材の厚みを1mmに変更した変形例1を作成したが、実施例18と同じ結果となった。また、実施例19のカーボンブラックをシーストTA(B-7)に変更した変形例2を作成したが、実施例19と同じ結果となった。
<樹脂層に用いるシート状の樹脂成形体の製造>
エチレン―酢酸ビニル共重合樹脂の原料として、三井デュポンポリケミカル社製エバフレックスEV-150(A-21)(MFR:30.0g/10min、酢酸ビニル含有量:33質量%)を用いた。
カーボンブラックの原料として、東海カーボン社製シーストG-FY(B-1)を用いた。
これらを配合比が(A-21)58質量%、(B-1)40質量%および(D-1)2質量%となるように配合し、タンブラーを用いて10分間攪拌し、混合物を得た。
得られたシート状の樹脂成形体を長さ150mm、幅25mmに切り出し、長さ250mm、幅250mm、厚さ3mmの平板状金型に張り付けた。そののちに、射出成形機(住友重機械工業社製 SE-180D)を用いて、基材となるポリスチレン系樹脂である東洋スチレン社製NR1200(C-1)を射出することでインサート成形を行い、剥離試験用試験片である比較例13の樹脂積層体を得た。なおインサート成形の温度条件は、シリンダ温度200℃、金型温度50℃とした。また同様に、得られたシート状の樹脂成形体を長さ80mm、幅14mmに切り出し、JIS K7152-1で規定される短冊形試験片 タイプB1(長さ80mm×幅10mm×厚さ4mm)用金型の長辺をまたぐように貼り付けた。その後、剥離試験用試験片と同様に射出成形機(住友重機械工業社製 SE-180D)を用いて、基材となるポリスチレン系樹脂(C-1)を射出することでインサート成形を行い、表面層剥離評価用試験片である比較例13の樹脂積層体を得た。なおインサート成形の温度条件は、シリンダ温度200℃、金型温度50℃とした。
剥離試験用試験片5本を評価した結果、比較例13の樹脂積層体の接着強度は0.6(N/25mm)と各実施例に比べて低い値であった。また、表面層剥離評価用試験片5本を評価した結果、剥離が4本確認されたため評価はCとした。
2、120 樹脂層
10、100 樹脂積層体
A 画像形成装置
B カートリッジ
21 静電容量検知部材
22 現像ローラー
24 トナー
25 枠体
200 金型
Claims (13)
- エチレン-酢酸ビニル共重合樹脂と、カーボンブラックとを主成分とする樹脂成形体であって、
前記エチレン-酢酸ビニル共重合樹脂のMFRが0.5g/10min以上20g/10min以下であり、
前記カーボンブラックの平均一次粒子径が55nm以上100nm以下であり、
前記カーボンブラックのDBP吸油量が100ml/100g以上300ml/100g以下であり、
前記主成分100質量部に対する前記酢酸ビニルの含有量が2.9質量部以上12.3質量部以下であり、
前記樹脂成形体の厚さが30μm以上200μm以下であることを特徴とする樹脂成形体。 - 前記エチレン-酢酸ビニル共重合樹脂100質量部に対する前記酢酸ビニルの含有量が、5質量部以上20質量部以下である請求項1に記載の樹脂成形体。
- 前記カーボンブラックの含有量が、前記主成分100質量部に対して35質量部以上50質量部以下である請求項1または2に記載の樹脂成形体。
- 前記樹脂成形体の表面抵抗率が720Ω/□以下であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の樹脂成形体。
- ポリスチレン系樹脂よりなる基材と、前記基材上に樹脂層と、を備える樹脂積層体であって、
前記樹脂層が、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の樹脂成形体であることを特徴とする樹脂積層体。 - 前記基材の厚みをt1、前記樹脂層の厚みをt2としたときに、t1/t2が1.5以上20以下である請求項5に記載の樹脂積層体。
- 枠体と、前記枠体上に設けられた静電容量検知部材と、前記静電容量検知部材と電気的に接続された接点部材とを有するカートリッジであって、
前記枠体はポリスチレン系樹脂よりなり、
前記静電容量検知部材が、樹脂層からなり、
前記樹脂層が、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の樹脂成形体であることを特徴とするカートリッジ。 - 現像剤の残量検知部を有する画像形成装置であって、
前記現像剤の残量検知部と請求項7に記載のカートリッジの接点部材が電気的に接続されることを特徴とする画像形成装置。 - エチレン-酢酸ビニル共重合樹脂と、カーボンブラックとを主成分とする樹脂組成物であって、
前記エチレン-酢酸ビニル共重合樹脂のMFRが0.5g/10min以上20g/10min以下であり、
前記カーボンブラックの平均一次粒子径が55nm以上100nm以下であり、
前記カーボンブラックのDBP吸油量が100ml/100g以上300ml/100g以下であり、
前記主成分100質量部に対する前記酢酸ビニルの含有量が2.9質量部以上12.3質量部以下であることを特徴とするシート成形用樹脂組成物。 - エチレン-酢酸ビニル共重合樹脂と、カーボンブラックとを主成分とする樹脂成形体の製造方法であって、
酢酸ビニルの含有量が前記主成分100質量部に対して2.9質量部以上12.3質量部以下になるように、平均一次粒子径が55nm以上100nm以下でありDBP吸油量が100ml/100g以上300ml/100g以下であるカーボンブラックと、MFRが0.5g/10min以上20g/10min以下であるエチレン-酢酸ビニル共重合樹脂と、を混合して樹脂組成物を得る工程と、
前記樹脂組成物を押出成形して、厚さが30μm以上200μm以下である樹脂成形体を得る工程と、
を含むことを特徴とする樹脂成形体の製造方法。 - ポリスチレン系樹脂よりなる基材と、前記基材上に樹脂層を備える樹脂積層体の製造方法であって、
請求項10に記載の樹脂成形体の製造方法によって、前記樹脂成形体を得る工程と、
前記樹脂成形体を金型内に設置した後に、前記金型内に溶融されたポリスチレン系樹脂を射出しインサート成形する工程と、
を含むことを特徴とする樹脂積層体の製造方法。 - ポリスチレン系樹脂よりなる基材と、前記基材上に樹脂層を備える樹脂積層体の製造方法であって、
ポリスチレン系樹脂よりなる基材を用意する工程と、
請求項1乃至4のいずれか1項に記載した樹脂成形体を前記樹脂層として前記基材上に設ける工程と、を含むことを特徴とする樹脂積層体の製造方法。 - 請求項11または12に記載の樹脂積層体の製造方法によって得られた樹脂積層体を用意し、前記樹脂層を静電容量検知部材に用いるカートリッジの製造方法。
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