JPS6129866B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属―導電性ゴム複合構造体、特には
金属製部材と導電性ゴム成形体との間の抵抗値変
化の少ない複合構造体ならびにその改良された製
造方法を提供するものである。

近年、導電性ゴム成形体に金属製電極を接合一
体化し、該電極を通して導電性ゴムに直接電圧を
印加するようにしてなる構造体が、たとえば、乾
式複写機における帯電用あるいは除電用の導電性
ゴムロール、導電性ゴムブレードとして、あるい
は定着用加熱ロールとして、または治療用低周波
パルス発振器の電極体などとして、広く使用され
るに至つている。

このような金属製電極に導電性ゴム成形体を一
体化してなる複合構造体は、おおむね次のような
方法により製造されている。すなわち、 (イ) 金属製部材の表面に凹凸を施し、凹部分に絶
縁性のプライマー処理を施すか、カツプリング
剤を塗布した後、この処理面に対して導電性ゴ
ム成形体を結合一体化する方法、 (ロ) 金属製部材または導電性ゴム成形体の接合面
にプライマーあるいはカツプリング剤を縞状、
斑点状に塗布した後、これらを結合一体化する
方法、 (ハ) 金属製部材または導電性ゴム成形体のいずれ
か一方に、嵌合用の開口もしくは貫通孔を設
け、これに他方の部材を嵌合一体化する方法。

しかしながら、上記方法により得られた複合構
造体においては、カツプリング剤もしくはプライ
マーが塗布されている部分では、導電性ゴム成形
体と金属製部材との間に強固な絶縁性塗膜が形成
され、また、塗布されていない部分、すなわち、
金属部材と導電性ゴム成形品とが単に接触してい
る部分では金属部材の表面と導電性ゴム成形体中
の導電性付与剤との接触によつてこれらの間に電
池が形成されやすく、その結果腐食が進行し、こ
れは電流あるいは電流量変化によりさらに促進さ
れる。また電池を形成しない場合であつても、金
属部材の表面のカツプリング剤もしくはプライマ
ーが塗布されていない部分では導電性ゴム成形体
を透過する水蒸気や炭酸ガスにより腐食されやす
く、金属部材と導電性ゴム成形体との接触面にお
ける電気抵抗値が次第に増大する傾向にある。さ
らにこのようにして得られた複合構造体において
は、これに圧縮、曲げあるいは伸張力等の応力が
加わるとき、下記のような現象が生ずる。すなわ
ち、圧縮力が加わる場合には、上記塗膜のない部
分において、導電性ゴム成形体には金属部材との
接触面で摺動応力が作用し、導電性ゴムロールの
様にこの摺動応力が繰返し印加されるようなもの
の場合には金属部材の表面を研摩することにな
り、その結果生じる研摩粉が上記塗膜のない部分
にたまり、そのうえこの研摩粉は腐食し易く、ま
た導電性ゴムは摺動摩擦によつてクラツキングを
発生し易く、したがつていずれの場合も接触面の
電気抵抗値が増大することになる。一方、これに
曲げあるいは伸長応力が加わる場合には、上記塗
膜のない部分において空洞が生じ、そのために抵
抗値が著しく増大し、さらにこのようにして生じ
た空洞と、金属部材と導電性ゴム成形体とが接合
一体化している塗膜面との境界において鋭角部分
を形成するために、繰返しあるいは連続して応力
が加わると、接合境界部に対してこの応力があた
かもナイフエツジのごとく作用して引剥しもしく
は剥離応力として作用することとなり、接合部で
剥離、破断が生じ易いという種々の問題点を有す
るものであつた。

上記した(イ)〜(ハ)の方法とは別に、従来、導電性
付与剤を配合してなる未硬化導電性ゴム材料に、
有機シランカツプリング剤あるいは有機シラン過
酸化物と添加して、導電性付与剤間の連鎖結合と
シリコーンゴムマトリツクスとの結合を強固にし
た導電性シリコーンゴム成形体も知られている。
この導電性ゴム成形体は金属製部材との接合性に
もすぐれるが、しかしこのようなシリコーンゴム
成形体は、成形用金型を用いて成形するにあた
り、金型成形面に極めて多量の離型剤を塗布する
とか、あるいは成形面にフツ素樹脂加工した金型
を使用しなければならず、そのうえ極めて限定さ
れた形の成形体しか得られないのである。すなわ
ち、離型剤を多量に処理した金型あるいは樹脂加
工を施した金型には、その成形面にどうしてもピ
ンホール的な傷が残るため、導電性ゴム成形物が
成形面のエツジ部分あるいは突出部に対して強固
に結合一体化されやすく所望の複雑な形状を有す
る成形体が得がたいためである。また、上記した
ゴム成形体と金型との結合一体化を防ぐために多
量の離型剤を使用する場合には、成形体の表面層
に未硬化部分が残つてしまうという欠点もある。
このため予じめ賦型した未硬化の導電性ゴム成材
料を型に接触させずにスチーム流中で所望の金属
製部材に担持させて硬化一体化するという方法も
あるが、この場合にはスチームにより有機シラン
カツプリング剤あるいは有機シラン過酸化物が無
効分解してしまい、このようにして得られた複合
構造体は、その縁端部で接合不良が発生したり、
金属部材表面での酸化被膜層が厚いものとなり、
金属部材と導電性ゴム成形体との間の電気抵抗に
バラツキが生じ、しかも再現性がなく、かつ所望
の抵抗値が得られないなどの不利欠点があつた。

なお、スチーム流中で硬化一体化する代りにス
チームを含まない熱風加熱による場合には、熱伝
達係数が小さいので温度差を大きくして加熱しな
ければならないので、金属部材の内部あるいは表
皮部が変質し易く抵抗値が安定したものにならず
電気部品として充分に信頼のおけるものにはなら
なかつた。

本発明は金属製部材と導電性ゴム成形体との間
の機械的結合状態ならびに電気的結合状態の安定
した新規な金属―導電性ゴム複合構造体の製造に
関するものであつて、これは金属製部材と導電性
ゴム成形体とを、シランカツプリング剤あるいは
有機シラン過酸化物を含む中間導電性ゴム層を介
して接合一体化してなることを特徴とするもので
あり、本発明はまた、上記複合構造体の製造方法
を提供するものであつて、これは金属製部材と、
導電性ゴム層との間に、シランカツプリング剤あ
るいは有機シラン過酸化物を含む導電性ゴム層を
介在させ、これらを圧縮成形用金型内に仕込み、
加熱加圧下に一体化することを特徴とするもので
ある。

以下に本発明を詳細に説明すると、まず、本発
明に用いられる金属製部材としては、鉄、銅、
金、銀、錫、鉛、あるいはステンレス鋼、リン青
銅、ハンダ、黄銅などの合金からなるシート状、
棒状、ブロツク状体のほか不定形状のものであ
り、導電性ゴムとしては、従来公知の天然ゴムも
しくはシリコーンゴム、フルオロシリコーンゴ
ム、ニトリルゴム、ブタジエンゴム、エチレンプ
ロピレンゴムなど従来公知のゴムに、銀アトマイ
ザー、銅粉、アセチレンブラツク、フアーネスブ
ラツク、カーボングラフアイトなど従来公知の導
電性付与剤を分散配合してなるものである。

また、本発明における中間導電性ゴム層に添加
配合されるシランカツプリング剤としては、テト
ラエトキシシラン、メチルトリオキシシラン、ジ
メチルジエトキシシラン、アルコキシアミノシラ
ン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメト
キシシラン、ビニルトリス（２―メトキシエトキ
シ）シラン、３―メタクリロキシプロピルトリメ
トキシシラン、２―（３，４―エポキシシクロヘ
キシル）エチルトリメトキシシラン、３―グリシ
ドキシプロピルトリメトキシシラン、３―アミノ
プロピルトリエトキシシラン、Ｎ―（２―アミノ
エチル）―３―アミノプロピルトリメトキシシラ
ン、３―ウレイドプロピルトリエトキシシランな
どが例示され、一方、有機シラン過酸化物として
は、一般式 R₂−Si（OOR¹）₃ で表わされ、R₁が水素基、メチル基、ビニル
基、アリル基などであり、R²がｔ―ブチル基、
クミル基などである化合物が例示される。

つぎに、本発明の複合構造体は前記のように、
金属製部材と導電性ゴム成形体とを、シランカツ
プリング剤あるいは有機シラン過酸化物を含む導
電性ゴムからなる中間層を介して一体化してなる
ものであり、上記金属製部材と導電性ゴム成形体
とは共に中間の導電性ゴム層に一体化されてい
る。

すなわち、金属製部材と中間導電性ゴム層とに
ついてみると、通常金属製部材の表面は研摩後な
いし表面清浄化の後も空気中においてその表面に
直ちに薄い酸化被膜あるいは酸化部分が形成され
るが、この酸化被膜あるいは酸化部分と中間導電
性ゴム層に含まれるシランカツプリング剤あるい
は有機シラン過酸化物とが反応してSi―Ｏ―
（Me）結合が生じ強固に結合一体化されるのであ
る。一方、導電性ゴム成形体と中間導電性ゴム層
とについては公知の架橋結合機構に従つて化学的
に結合一体化されるのである。

このような構造を有する本発明の複合構造体に
おいては、金属製部材と中間導電性ゴム層とが化
学的結合により保護されているので、この種従来
品に見られるように、金属製部材と導電性ゴム成
形体との間の接合部に単に接触しているだけとい
うような部分がなく、したがつて金属製部材の表
面と導電性ゴム成形体中に含まれる導電性粒子と
の間の電池形成とか、上記部分における腐食に伴
なう金属製部分と導電性ゴム成形体間の抵抗値増
大という問題がなく、さらにこの複合構造体に
種々機械的応力がかかるときも金属製部材と導電
性ゴム成形体の接合部における剥離、部分的破壊
ということもなく、機械的かつ電気的に安定した
結合状態とされるのである。

また、本発明の複合構造体においては、中間導
電性ゴム層と、これに一体化される導電性ゴム成
形体に対する導電性付与剤の配合割合を変化させ
ることによつて、それぞれの比抵抗の値を変える
ことができ、特に中間導電性ゴム層の比抵抗を導
電性ゴム成形体における比抵抗よりはるかに小さ
いもの、たとえば１／10以下の値とすることによ
り、金属製部材と導電性ゴム成形体との間の抵抗
値の耐久信頼性をより高いものとすることができ
る。

つぎに、本発明方法に従つて、金属―導電性ゴ
ム複合体を製造するには、まず、金属製部材、シ
ランカツプリング剤あるいは有機シラン過酸化物
を含む導電性ゴム組成物Ａ、上記金属製部材に結
合一体化すべき成形体を構成する導電性ゴム組成
物Ｂ、ならびに所望の成形面を有する圧縮成形用
金型が準備される。

つぎに、上記組成物Ａを溶剤に解かして金属製
部材の接合面に塗布した後半硬化状態に乾燥する
か、あるいは上記組成物Ａを未硬化、半硬化状態
で所定寸法のシート状態とした後、これを金属製
部材の接合面に載置し、ついでこの上に、上記組
成物Ｂをやはり未硬化、半硬化状態で所定寸法の
シート状体としたものを載置するか、あるいはま
た、計量した所定量の上記組成物Ｂのかたまりを
載置した後、これらを上記圧縮成形用金型内に仕
込み、加熱加圧する。

しかして、本発明においては上記圧縮成形に際
して、導電性ゴム組成物Ｂあるいはその成形体お
よび金属製部材は、金型成形面に接触しても、シ
ランカツプリング剤あるいは有機シラン過酸化物
を含む導電性組成物Ａあるいはその成形体は金型
成形面に接触しないようにし、たとえ接触したと
してもきわめてわずかな部分が接触するように配
慮すべきであり、これによれば圧縮成形の後に金
型を開いたとき目的とする金属―導電性ゴム複合
構造体を無理なく容易に取出すことができるので
ある。

なお、本発明の方法においては、上記導電性ゴ
ム組成物ＡおよびＢに関して、これらを未硬化な
いし半硬化状態で所望の形、たとえばシート状に
賦形した状態で圧縮成形用の金型に仕込むことが
金属―導電性ゴム複合構造体を工業的規模で製造
するのに最も都合よく、またこのようにして得ら
れた複合構造物は金属製部材と導電性ゴム成形体
の結合強度がきわめて大きいものとされる。

以上説明した通り、本発明の金属―導電性ゴム
複合構造体は、金属製部材と導電性ゴム成形体と
の間にこれらの双方に一体化している中間導電性
ゴム層が存在する故に、その機械的強度にすぐれ
ると共に金属製部材を導電性ゴム成形体間の電気
的結合状態が安定なものとされ、また、本発明の
方法によればシランカツプリング剤あるいは有機
シラン過酸化物を含む中間導電性ゴム層を介在さ
せるが故に、圧縮成型用金型内において金属―導
電性ゴム複合構造体を工業的規模のもとに容易か
つ安価に製造することができ、したがつて本発明
の実用的価値はすこぶる大きい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属製部材と導電性ゴム成形体とを、シラン
   カツプリング剤あるいは有機シラン過酸化物を含
   む中間導電性ゴム層を介して接合一体化してなる
   ことを特徴とする金属―導電性ゴム複合構造体。 ２ 金属製部材と導電性ゴム層との間にシランカ
   ツプリング剤あるいは有機シラン過酸化物を含む
   中間導電性ゴム層を介在させて、これらを加熱下
   に一体化成形することを特徴とする金属―導電性
   ゴム複合構造体の製造方法。