专利名称：用于办公自动化设备的导电性部件的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于办公自动化设备的导电性部件，所述的部件适用于电子照相装置和静电记录装置中用来带电、显影、转印、定影、除电、清洁、送纸或输送的刮板、辊和传送带，所述的电子照相装置和静电记录装置举例来说有复印机、传真装置和打印机。
背景技术：
包括例如复印机、传真装置和打印机等电子照相装置和静电记录装置的办公自动化设备由多个零件构成，而刮板、辊和传送带作为关键零件在电子照相过程中起着诸如带电、显影、转印、定影、除电、清洁、送纸或输送作用。这些零件主要是由聚氨酯材料制成，而且在许多情况下，从其功能的角度来看，所述零件应具有约104至1012Ω·cm的导电性。
至今为止，为使用作办公自动化设备零件的聚氨酯部件具有导电性而采取的最通用措施包括例如使聚氨酯材料模压成型，所述的聚氨酯材料是通过将例如炭黑与多元醇组分拌和并在其中分散而制得的。
但采用所述的包括通过拌和炭黑而使其分散的方法使所述的模制品完全并均匀地具有稳定的导电性是非常困难的，因为所述导电物质的添加用量的微小偏差、操作条件如原料温度、模压温度和模压时间的细微变化以及使用不同的模压方法等均会导致导电通路形态上的变化，并因此而产生导电性上的巨大变化量，特别是在体积电阻率范围为106至1011Ω·cm时。
此外，炭黑的比重通常比聚氨酯高，以至于在模压过程中，所述炭黑会沉降和分布不均匀，此外，其沉降和分布还受到所得模制品的形态的影响，从而导致炭黑的导电通路上产生缺陷而难以稳定地为所得的模制品提供均匀的导电性。特别是对于通过施加强离心力、采用离心成型法模压成型的模制品，这种趋势是很强烈的。因此，为了克服这些困难，必须根据所述模制品的形态和/或模压成型的方法，严格控制生产条件。此外，就由所述方法得到的导电性聚氨酯而言，其电阻高度依赖于所施加的电压，因而阻碍了高性能电子照相装置和静电记录装置的发展。
发明内容
鉴于前述内容，本发明的目的是提供一种用于办公自动化设备的导电性部件，所述导电性部件在体积电阻率为105至1012Ω·cm的范围内表现出非常稳定的导电性，其导电性对所施加的电压依赖性较小，而且在连续通电过程中以及在环境因素如温度和湿度发生变化时，所述导电性部件的导电性仅发生微小的变化。
本发明是用于办公自动化设备的一种导电性部件，所述部件可通过使包含非醚类聚氨酯、炭黑和双(三氟甲烷磺酰基)亚胺锂的组合物模压成型而得到。
用作导电性刮板、导电性辊或导电性传送带的本发明的用于办公自动化设备的导电性部件也构成了本发明的一个方面。
具体实施例方式
在下文中，将对本发明作详细描述。
本发明涉及用于办公自动化设备的导电性部件，所述部件可通过使包含非醚类聚氨酯、炭黑和双(三氟甲烷磺酰基)亚胺锂的组合物模压成型而得到。
由于发明人为实现上述目标而进行了深入的研究，他们发现，在105至1012Ω·cm的体积电阻率范围内，包含合用的作为导电剂的炭黑和双(三氟甲烷磺酰基)亚胺锂的非醚类聚氨酯具有非常稳定的电阻，而且其导电性对电压的依赖性不大。现在这些发现已导致了本发明的完成。
本发明所用的组合物包含非醚类聚氨酯、炭黑和双(三氟甲烷磺酰基)亚胺锂。本发明所用的术语“非醚类聚氨酯”是指非醚类多元醇与多异氰酸酯的反应产物。
以上的非醚类多元醇包括，例如缩聚物式聚酯型多元醇，典型的有例如聚(己二酸乙二醇酯)多元醇、聚(己二酸丁二醇酯)多元醇和聚(己二酸乙二醇丁二醇酯)多元醇；内酯衍生的聚酯型多元醇，典型的有例如聚己内酯多元醇和聚(β-甲基-γ-戊内酯)多元醇；烯烃衍生的多元醇，典型的有例如聚异戊二烯多元醇和聚丁二烯多元醇；聚碳酸酯多元醇、蓖麻油类多元醇、丙烯酸多元醇、二聚酸多元醇、硅酮类多元醇和含氟的多元醇等。
顺便提一句，醚式多元醇如典型的聚乙二醇和聚(氧基四亚甲基)二醇等具有高度的吸湿性，而且会增加其导电性能的环境依赖性，因而不适合用作本发明的用于办公自动化设备的导电性部件。
上述的多异氰酸酯不受具体的限制，而可包括例如甲苯二异氰酸酯(TDI)、4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、液体MDI，苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)、亚萘基-1，5-二异氰酸酯(NDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、氢化TDI、氢化MDI、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、赖氨酸二异氰酸酯(LDI)、异亚丙基双(4-环己基异氰酸酯)和降冰片烷二异氰酸酯等。
在用以上多异氰酸酯与以上非醚类多元醇反应时，可加入固化剂。
所述的固化剂不受具体的限制，而可包括例如脂肪族的、芳族的、脂环族的和杂环的低分子量二醇；三醇例如三羟甲基丙烷和丙三醇；多元醇例如季戊四醇和山梨糖醇；以及胺化合物，典型的如亚甲基双邻氯苯胺(MOCA)。
本发明的特征包括合用炭黑和由以下通式表示的双(三氟甲烷磺酰基)亚胺锂作为导电剂LiN(SO2CF3)2上述炭黑不受具体的限制，而包括例如炉黑类，典型的有Ketjen blackEC和Valcan XC-72；乙炔炭黑、酸性炭黑和由在碳颗粒表面接枝聚合物而产生的接枝碳类。所述种类的物质可单独使用或结合其中的两种或多种一起使用。
在本发明中，通过拌和使炭黑在多元醇中分散。通过拌和分散于多元醇的炭黑的用量优选最多为基于全部组合物的10重量％。当所述的用量超过10重量％时，所述多元醇的粘度将会显著上升，从而使其难以实施模压成型和/或实施脱水和消泡步骤。
根据本发明，将双(三氟甲烷磺酰基)亚胺锂用作除炭黑之外的另一种导电剂。相对于合用的炭黑的量，双(三氟甲烷磺酰基)亚胺锂的用量优选为0.01重量％至200重量％的范围内。当所述的用量低于0.01重量％时，将会破坏导电性的稳定性，电阻值的变化量将会增大。另一方面，当所述的用量超过200重量％时，对电阻稳定性将不再产生更多的改良效果。
根据本发明，本发明的设计使得即使当导电物质炭黑的电子导电通路产生缺陷时，所述的离子导电物质双(三氟甲烷磺酰基)亚胺锂也能对其进行补充。因此，不管采取何种模压成型方法和在不严格控制生产条件的情况下，均有可能为所得的模制品提供所需水平的导电性。
本发明的用于办公自动化设备的导电性部件是由上述组合物模压成型得到的。
上述组合物包含了非醚类聚氨酯和双(三氟甲烷磺酰基)亚胺锂，并优选其实质上由非醚类聚氨酯和双(三氟甲烷磺酰基)亚胺锂组成。
在将以上组合物模压成型以得到用于办公自动化设备的导电性部件时，可在以上组合物中加入用于促进固化反应的催化剂。
所述的催化剂不受具体的限制，而可以是任何能促进聚氨酯生成反应的物质。因此，可使用聚氨酯形成反应中常用的催化剂诸如胺化合物和有机金属化合物等。
用于办公自动化设备的导电性部件的模压成型方法不受具体的限制而包括例如常压铸模、减压铸模、离心成型、旋转成型、挤压成型、注射模塑、反应注射模塑(RIM)和旋涂法。
本发明所述的用于办公自动化设备的导电性部件可不受具体限制地用作办公自动化设备中所用的任何导电性部件。所述的部件中可提及的是例如导电性刮板、导电性辊和导电性传送带等。所述的导电性刮板、导电性辊或导电性传送带也构成了本发明的一个方面。
实施例以下将通过实施例的方式更详细地描述本发明，但本发明不仅限于这些实施例。
(实施例1)分别按其用量称得以下各组分平均分子量为2,000、官能团数为2的聚(己二酸乙二醇丁二醇酯)多元醇，所述的多元醇包含通过拌和分散于其中的导电性炭黑(Ketjen black ECP)，将以上成分作为整体通过减压加温使之脱水和消泡；由平均分子量为2,000、官能团数为2的聚(己二酸乙二醇丁二醇酯)多元醇与MDI反应得到的NCO含量为16％的一种预聚物；包含由重量比为7∶3的1，4-丁二醇和三羟甲基丙烷组成的混合物和预先溶于其中的双(三氟甲烷磺酰基)亚胺锂的固化剂，以上组分的用量比是其中分散有炭黑的聚(己二酸乙二醇丁二醇酯)多元醇中的羟基的摩尔数/所述的预聚物中的异氰酸根的摩尔数/所述固化剂中的羟基的摩尔数之比为1∶2.7∶1.6，通过搅拌使这些组分混合后，将所得混合物置于离心成型机中在130℃下固化约1小时。然后，将所得模制品从该离心成型机中取出，并在室温下使其熟化12小时，从而得到厚度为2mm的片状样品。相对于炭黑的添加用量，双(三氟甲烷磺酰基)亚胺锂的添加用量70重量％。
(实施例2)采用与实施例1相同的方式制备样品，不同的是，相对于炭黑的添加用量，双(三氟甲烷磺酰基)亚胺锂的添加用量为145重量％。
(实施例3)采用与实施例1相同的方式制备样品，不同的是，相对于炭黑的添加用量，双(三氟甲烷磺酰基)亚胺锂的添加用量为0.2重量％。
(实施例4)分别按其用量一次性添加以下各组分平均分子量为2,000、官能团数为2的聚(己二酸乙二醇丁二醇酯)多元醇，所述的多元醇包含通过拌和分散于其中的导电性炭黑(Ketjen black ECP)，将以上成分作为整体通过减压加温使之脱水和消泡；作为多异氰酸酯组分的液体MDI；包含由重量比为7∶3的1，4-丁二醇和三羟甲基丙烷组成的混合物和预先溶于其中的双(三氟甲烷磺酰基)亚胺锂的固化剂，并使以上组分的用量比是其中分散有炭黑的聚(己二酸乙二醇丁二醇酯)多元醇中的羟基的摩尔数/所述的多异氰酸酯中的异氰酸根的摩尔数/所述固化剂中的羟基的摩尔数之比为1∶3.2∶2.1，通过搅拌使这些组分混合后，将所得混合物置于离心成型机中在130℃下固化约1小时。然后，将所得模制品从该离心成型机中取出，并在室温下使其熟化12小时，从而得到厚度为2mm的片状样品。相对于炭黑的添加用量，双(三氟甲烷磺酰基)亚胺锂的添加用量为70重量％。
(实施例5)手动将实施例1所用的相同化合物浇注于具有2mm厚的空腔的铸模中，将其保持在130℃，并在此温度下固化约1小时。将所得模制品从铸模中取出，置于室温下熟化12小时，从而得到厚度为2mm的片状样品。
(对比例1)分别按其用量称得以下各组分平均分子量为2,000、官能团数为2的聚(己二酸乙二醇丁二醇酯)多元醇，所述的多元醇包含与实施例1所用的相同量的、通过拌和分散于其中的导电性炭黑(Ketjen black ECP)，将以上成分作为整体通过减压加温使之脱水和消泡；由平均分子量为2,000、官能团数为2的聚(己二酸乙二醇丁二醇酯)多元醇与MDI反应得到的NCO含量为16％的一种预聚物；包含由重量比为7∶3的1，4-丁二醇和三羟甲基丙烷组成的混合物的固化剂，以上组分的用量比是其中分散有炭黑的聚(己二酸乙二醇丁二醇酯)多元醇中的羟基的摩尔数/所述的预聚物中的异氰酸根的摩尔数/所述固化剂中的羟基的摩尔数之比为1∶27∶1.6，通过搅拌使这些组分混合后，将所得混合物置于离心成型机中在130℃下固化约1小时。然后，将所得模制品从该离心成型机中取出，并在室温下使其熟化12小时，从而得到厚度为2mm的片状样品。
(对比例2)采用与对比例1相同的方式得到厚度为2mm的片状样品，不同的是，被分散的导电性炭黑(Ketjen black ECP)的用量与实施例2相同。
(对比例3)手动将对比例1中所用的相同化合物浇注于具有2mm厚的空腔的铸模中，将其保持在130℃，并在此温度下固化约1小时。然后将所得模制品从铸模中取出，置于室温下熟化12小时，从而得到厚度为2mm的片状样品。
对实施例1至5所得的样品和对比例1至3所得的样品进行以下评估测试。其结果如表1所示。
使用电阻测量装置(R8340A型，由Advantest Corp.制造)进行评估测量。
(1)体积电阻率通过在每个样品上施加250V电压30秒来评估其体积电阻率。测量分布于样品表面各处的15个点，并将算术平均值记为所述的体积电阻率的数值。
(2)体积电阻率的变化将(1)中所得的15个点的体积电阻率数值描绘在每刻度相当于1×10x(x表示整数)的对数坐标纸上，依据由刻度数表示的最大值和最小值之间的差值来评估所述变化。
(3)电压依赖性对每个样品施加10至1,000V的电压30秒，并将由此得到的体积电阻率的数值描绘在每刻度相当于1×10x(x表示整数)的对数坐标纸上，依据由刻度数表示的最大值和最小值之间的差值来评估所述依赖性。
(4)连续通电过程中的变化对每个样品连续施加100V的电压30秒、5分钟、10分钟、15分钟、20分钟、25分钟或30分钟，并以5分钟为间隔进行电阻测量。将所得的数据描绘于每刻度相当于1×10x(x表示整数)的对数坐标纸上，依据由刻度数表示的最大值和最小值之间的差值来进行评估。
(5)在环境中的变化从低温低湿度环境(10℃，15％相对湿度)变到高温高湿度环境(32.5℃，85％相对湿度)，对每个样品施加250V的电压30秒，测量其体积电阻率，并将所得体积电阻率描绘于每刻度相当于1×10x(x表示整数)的对数坐标纸上。依据由刻度数表示的最大值和最小值之间的差值来进行评估。
表1
工业实用性具有上述构造的本发明提供了用于办公自动化设备的导电性部件，所述的导电性部件同时具有以下特性例如在体积电阻率为105至1012Ω·cm的范围内具有非常稳定的电阻、导电性对电压的弱依赖性、连续通电过程中以及当环境因素例如温度和湿度变化时其导电性变化较小。
权利要求
1.用于办公自动化设备的一种导电性部件，所述导电性部件通过使包含非醚类聚氨酯、炭黑和双(三氟甲烷磺酰基)亚胺锂的组合物模压成型而得到。
2.如权利要求1所述的用于办公自动化设备的导电性部件，所述的导电性部件是导电性刮板。
3.如权利要求1所述的用于办公自动化设备的导电性部件，所述的导电性部件是导电性辊。
4.如权利要求1所述的用于办公自动化设备的导电性部件，所述的导电性部件是导电性传送带。
全文摘要
提供用于办公自动化设备的一种导电性部件，该导电性部件在体积电阻率为10
文档编号G03G21/06GK1525996SQ02808399
公开日2004年9月1日 申请日期2002年4月22日 优先权日2001年4月20日
发明者冈崎贵彦, 长谷川诚, 三木隆司, 永瀬贵行, 稻井博之, 之, 司, 行, 诚 申请人:邦多化学株式会社