JP2014070186A

JP2014070186A - ポリウレタンフォーム、クリーニングローラおよび製造方法

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Publication number: JP2014070186A
Application number: JP2012218431A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Takayama; 論之高山; Taiki Nimura; 太樹二村
Original assignee: Inoue MTP KK; Inoac Corp
Current assignee: Inoac Corp
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2014-04-21
Anticipated expiration: 2032-09-28
Also published as: JP6259561B2

Abstract

【課題】帯電ローラ用クリーニングローラに要求される仕様を満たし、初期印刷時における白スジなどの画質不具合を防止すると共に、発泡安定性を確保しプロセスレンジを拡大する。
【解決手段】ポリオールとポリイソシアネートを主成分とし、エチレンオキシド単位の含有量が８０％以上であるポリオールを２．５乃至２２．５重量部含有し、低分子シロキサンを低減した整泡剤を０．３〜１．４重量部含有するポリウレタンフォームおよびこのポリウレタンフォームにより構成された帯電ロール用クリーニングローラ、およびこのポリウレタンフォームの製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、ポリウレタンフォームに関し、特に、クリーニングローラ用ポリウレタンフォームおよびそのクリーニングローラ用ポリウレタンフォームを使用したクリーニングローラ、およびそのクリーニングローラ用ポリウレタンフォームの製造方法に関する。

従来、レーザープリンタ内部で使用される帯電ローラ用クリーニングローラ向けのポリウレタンフォームは、帯電ローラに付着して印刷の不具合を引き起こす汚れや異物などを確実に取り除くために、最適な密度、硬度（弾性）、微細なセルを有するポリウレタンフォームが利用される。

例えば、特許文献１では、帯電ローラ表面に付着する物質を効率的に除去し、長期に渡って良好なクリーニング性能を維持することを目的として帯電ローラクリーニング機構が開示されている。この帯電ローラクリーニング機構は、芯金の外周に少なくとも弾性層を設けてなり、像担持体表面を帯電させる帯電ローラの表面をクリーニングする、密度５〜１５ｋｇ／ｍ³、引っ張り強度１．７±０．５ｋｇ／ｃｍ²、伸び率２０〜４０％の連続気泡構造を有する樹脂発泡体からなるクリーニングローラを備える。

また、係る帯電ローラ用クリーニングローラは、耐久性の観点から、耐加水分解性の良いポリウレタンフォームが使用される。耐加水分解性を良くするためには、ポリエステルポリオール配合よりも、ポリエーテルポリオールベースの配合が適している。しかし、ポリエーテルフォームにて微細セルを有するためには、活性の強い整泡剤の添加が必要であり、係る整泡剤の添加から由来して発生する低分子シロキサンの影響による、初期印刷時の白スジなどの画質不具合は避けられない課題であった。

係る課題に対処するため、例えば、特許文献２では、シリコーンの蒸散や移行を低減することを目的として画像形成装置用高分子部材が開示されている。このポリウレタンフォームから構成される画像形成装置用高分子部材は、ポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤、触媒、含有量が０．２質量部未満の整泡剤を含む。ポリオールは、質量平均分子量２，０００〜１０，０００で、エチレンオキシドを末端に５モル％以上含有したポリエーテルポリオールを少なくとも一種以上含有したものである。ポリイソシアネートは、ジフェニルメタンジイソシアネート又はその誘導体を少なくとも一種以上含有するものである。

特開２００４−３６１９１６号公報特開２００５−３３８２５４号公報

レーザープリンタ等に内蔵される帯電ローラ用クリーニングローラ向けのポリウレタンフォームは、高密度、高硬度、微細セル、圧縮永久歪の良いポリウレタンフォームが求められるところ、高密度化および高硬度化、原料の増粘による微細セル化をするために、ポリマーポリオール、エステルポリオールとエーテルポリオールのブレンドしたポリオールなどがメインポリオールとして選択されることから、プロセスレンジが非常に狭い。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、レーザープリンタ等で使用される帯電ローラ用クリーニングローラに要求される仕様を満たし、初期印刷時における白スジなどの画質不具合を防止すると共に、発泡安定性を確保しプロセスレンジを拡大することで生産性の高い帯電ローラ用クリーニングローラ向けのポリウレタンフォームおよびそのポリウレタンフォームを使用した帯電ローラ用クリーニングローラを提供することである。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、ポリオール中にエチレンオキシド単位を所定量含むポリオールを用いると共に、低分子シロキサンを低減した整泡剤を所定量用いることにより、帯電ローラ用クリーニングローラに要求される仕様を満たし、初期印刷時における白スジなどの画質不具合を防止すると共に、発泡安定性を確保しプロセスレンジを拡大し、上記目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、ポリオールとポリイソシアネートを主成分とし、このポリオール１００重量部中において、エチレンオキシド単位の含有量が８０％以上であるポリオールを２．５乃至２２．５重量部含有し、低分子シロキサンを低減した整泡剤を０．３〜１．４重量部含有する、ポリウレタンフォームが提供される。
これによれば、帯電ローラ用クリーニングローラに要求される仕様を満たし、初期印刷時における白スジなどの画質不具合を防止し、かつ、発泡安定性を確保しプロセスレンジを拡大することで生産性の高いポリウレタンフォームを提供することができる。

別の観点によれば、上記課題を解決するために、上記のポリウレタンフォームにより構成された帯電ロール用クリーニングローラが提供される。
これによれば、帯電ローラ用クリーニングローラに要求される、高密度、高硬度、微細セル、圧縮永久歪などの仕様を満たし、初期印刷時における白スジなどの画質不具合を防止する帯電ローラ用クリーニングローラを提供することができる。

別の観点によれば、上記課題を解決するために、上記のポリウレタンフォームの製造方法であって、エチレンオキシド単位の含有量が８０％以上であるポリオールと、ポリエーテルポリオールと、エステル基を有するポリオールと、を配合したポリオールを調合し、この調合したポリオールとポリイソシアネートを、低分子シロキサンを低減した整泡剤の存在下で反応させるポリウレタンフォームの製造方法が提供される。
これによれば、帯電ローラ用クリーニングローラに要求される仕様を満たし、初期印刷時における白スジなどの画質不具合を防止し、かつ、発泡安定性を確保しプロセスレンジを拡大することで生産性の高いポリウレタンフォームの製造方法を提供することができる。

以上説明したように、本発明によれば、レーザープリンタ等で使用される帯電ローラ用クリーニングローラに要求される仕様を満たし、初期印刷時における白スジなどの画質不具合を防止すると共に、発泡安定性を確保しプロセスレンジを拡大することで生産性の高い帯電ローラ用クリーニングローラ向けのポリウレタンフォームおよびそのポリウレタンフォームを使用した帯電ローラ用クリーニングローラを提供することができる。

以下、本発明を更に詳細に説明する。
本発明に係るポリウレタンフォームは、ポリオールとポリイソシアネートを主成分とする原料を配合して反応させて発泡して得られる。

本発明においては、使用されるポリオールは汎用のポリエーテルポリオール（実施例におけるポリオール３）およびエステル基を有するポリオール（実施例におけるポリオール２）を併用される。さらにこれらのポリオールと、後述するエチレンオキシド単位を所定量含有するポリオールとが組み合わされる。なお、ポリエーテルポリオールには、ポリエーテルポリオールをベースとするポリマーポリオール等も含まれ、一般的なポリウレタンフォームの製造に用いられる公知のポリオールを用いることができる。また、エステル基を有するポリオールには、ポリエステルポリオールのほか、ポリエーテルエステルポリオールなどが含まれる。これらのポリオールは、他のポリオールは１種のみ用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

ポリエーテルポリオールとしては、例えば、多価アルコール、多価フェノール、及び、アルカノールアミンを含むアミン化合物から選ばれた少なくとも１種の化合物に、エチレンオキサイド（ＥＯ）、プロピレンオキサイド（ＰＯ）、１，２−、２，３−若しくは１，４−ブチレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加（ブロック及び／又はランダム付加）して得られた化合物等を用いることができる。通常、付加するアルキレンオキサイドは、ＰＯを付加し、ＥＯの含有量は少なく１８％を下回るのがほとんどである。

ポリマーポリオールとしては、ポリエーテルポリオールにアクリロニトリル、スチレン、メチル（メタ）アクリレート等のビニル化合物をグラフト重合させてなるポリオールが挙げられる。ポリマーポリオールは、通常粘度が３０００ＣＰＳ（センチポアズ）以上と高く、高密度、高硬度、微細セルと言った帯電ローラ用クリーニングローラ向けポリウレタンフォームに要求される仕様を満たすので、ポリオール中に含まれることが好ましい。

ポリエーテルエステルポリオールとしては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリセリンのプロピレンオキシド付加物等のポリアルキレンポリオールに、無水コハク酸、無水アジピン酸、無水フタル酸等のポリカルボン酸無水物と、エチレンオキシド、プロピレンオキシド等の環状エーテル基を有する化合物とを反応させて得られた化合物等が挙げられる。

ポリエステルポリオールとしては、例えば、アジピン酸、フタル酸等のポリカルボン酸を、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン等のポリオールと反応させて得られた縮合系ポリエステルポリオール、ラクトン系ポリエステルポリオール、ポリカーボネート系ポリオール等が挙げられる。

上記のポリオール中にエチレンオキシド単位の含有量が８０％以上であるポリオールを２．５乃至２２．５重量部含有し、好ましくは５乃至２０重量部含有する。このポリオールは、好ましくは、ポリエーテルポリオールであり、さらに好ましくは、このポリオールの分子量は、２０００〜４０００である。

主成分となるポリイソシアネートは、特に制限されず、一般的なポリウレタンフォームの形成に用いられる公知の化合物を用いることができる。例えば、芳香族系、脂肪族系、脂環族系の各種イソシアネート化合物、更には、これらのイソシアネート化合物の変性物でもよく、また、１分子中に２個のイソシアネート基を有する２官能のイソシアネートであっても、あるいは１分子中に３個以上のイソシアネート基を有する３官能以上のイソシアネートであってもよく、それらを単独であるいは複数組み合わせて使用してもよい。

芳香族イソシアネートとしては、例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、粗製ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、ｐ−フェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）、キシレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、テトラメチルキシリレンジイソシアネート（ＴＭＸＤＩ）、トリジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）等が挙げられる。

脂肪族イソシアネートとしては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、リシンジイソシアネート（ＬＤＩ）、リシントリイソシアネート（ＬＴＩ）等が挙げられる。

脂環族イソシアネートとしては、例えば、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、シクロヘキシルジイソシアネート（ＣＨＤＩ）、水添化ＸＤＩ（Ｈ６ＸＤＩ）、水添化ＭＤＩ（Ｈ１２ＭＤＩ）等が挙げられる。

また、変性イソシアネートとしては、例えば、上記イソシアネート化合物のウレタン変性体、２量体、３量体、カルボジイミド変性体、アロファネート変性体、ビューレット変性体、ウレア変性体、イソシアヌレート変性体、オキサゾリドン変性体、イソシアネート基末端プレポリマー等が挙げられる。好ましくは、２，４−または２，６−トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）が挙げられる。

ポリイソシアネートの配合割合は、例えば、イソシアネートインデックス（プレミックスの活性水素基（つまり、ポリウレタンフォーム用ポリオール組成物中の水酸基および発泡剤としての水などの活性水素）１００に対するイソシアネート基の割合＝ポリウレタン原料におけるＮＣＯ（モル）／ＯＨ（モル）×１００）として、好ましくは、７０〜１３０で、より好ましくは９５〜１２０、更に好ましくは１００〜１１５である。

本発明に係るウレタンフォームは、上述のポリオールとポリイソシアネートを、整泡剤、発泡剤、触媒、添加剤（適宜）の存在下反応させて、常法によって製造される。具体的には、常温大気圧下でベルトコンベア上に反応混合液を吐出して連続生産する軟質スラブ発泡体、金型キャビティに反応混合液を吐出して閉型し、反応硬化させた後、脱型、必要に応じてクラッシングして連続気泡とするモールド発泡体等がある。クリーニングローラを成形するには、ウレタン原料をローラ成形型内に注入し、これを型内で発泡させ、ついで成形物を脱型することにより作製することもできる。本願発明のクリーニングローラを成形するには、ポリオール、ポリイソシアネート、触媒、発泡剤、整泡剤を混合撹拌し、ベルトコンベア上に反応混合液を吐出して連続生産する軟質スラブ発泡体であるウレタンフォームを製造し、その後、裁断し、直方体の形状とし、さらに、円筒加工によりロール形状とすることによりローラを製造する。

本発明における整泡剤は、低分子シロキサンを低減した、シロキサン−オキシアルキレンブロック共重合体などのシリコーン系整泡剤を用いる。この低分子シロキサンを低減した整泡剤は、整泡剤中の低分子シロキサンである直鎖シロキサンＸ４〜Ｘ２０の含有量の合計が１００〜６００ｐｐｍであることが好ましい。この整泡剤は、１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。整泡剤の配合割合は、上記ポリオール１００重量部に対して、０．３〜１．４重量部であり、好ましくは０．４乃至１．２重量部である。

ここで、低分子シロキサンは、環状または直鎖シロキサンであってもよく、好ましくは直鎖シロキサンである。また、前述したように、低分子シロキサンを低減した整泡剤中の低分子シロキサンのケイ素原子数４〜２０（Ｘ４〜Ｘ２０）の合計量は６００ｐｐｍ以下であり、具体的には、１００〜６００ｐｐｍが好ましい。なお、シリコーン整泡剤のシロキサン含有量の分析方法としては、シリコーン整泡剤０．５グラムをアセトン５ｍｌに溶かして、ガスクロマトグラフィーにてＸ４〜Ｘ２０までのピークの定量分析により、Ｘ４〜Ｘ２０までの存在量を定量した。（使用原料である整泡剤の説明の段落［００７３］にデータを示す。）。また、同様にして、ウレタンフォーム中のシロキサン含有量も分析した。
分析方法としては、ウレタンフォーム１グラムを１００ｍｌのアセトンに浸漬し、７０℃８時間、ソックスレー抽出を行い、その後、その抽出液をガスクロマトグラフィーにてＸ４〜Ｘ２０までのピークの定量分析により、Ｘ４〜Ｘ２０までの存在量を定量した。（表１にデータを示す。）

整泡剤において、低分子シロキサンを低減するためには、様々な公知の方法があり、特に限定されない。例えば、平均細孔径が１〜５０００Åである多孔質無機粉末（例えば、多孔質シリカ粉末、多孔質アルミナ粉末、多孔質アルミノシリケート粉末、多孔質ガラス粉末）により吸着させて、低分子量オルガノシロキサンを除去する方法がある。また、他には、低分子シロキサンの製造過程において、分子中に少なくとも１のシラノール基を持ち、有機置換基が１から１４の炭素原子を持つ一価の炭化水素基から選ばれる少なくとも１種の有機ケイ素化合物と、炭酸ルビジウム、炭酸セシウムおよびルビジウムとセシウムのカルボン酸塩から選ばれた１種以上の化合物とを接触させて、低減する方法がある。また、他には、高真空化で加熱し低減する方法、有機溶剤により洗浄して、低分子シロキサンを抽出する方法などがある。

本発明における発泡剤は、ポリウレタン樹脂を発泡させてポリウレタン樹脂発泡体とするためのものである。本発泡剤は、特に限定されず、ポリウレタン発泡体用として公知のものを使用することができる。例えば、上記ポリイソシアネートと反応して発泡剤としての炭酸ガスを発生する水、ポリウレタン生成時の反応熱で気化することにより発泡剤として機能する、シクロペンタン、イソペンタン、ノルマルペンタン等の炭化水素、塩化メチレン、トリクロロフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン、ノナフルオロブチルメチルエーテル、ノナフルオロブチルエチルエーテル、ペンタフルオロエチルメチルエーテル、ヘプタフルオロイソプロピルメチルエーテル等のハロゲン系化合物、液化した二酸化炭素を高圧下で原料に混入させ発泡時に気化することにより発泡剤として機能する液化二酸化炭素等が挙げられる。

これらのうち、水が好ましく、例えば、イオン交換水、水道水、蒸留水等を用いることができる。尚、上記発泡剤は、上記成分を１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。

発泡剤の配合割合は適宜選定されるが、上記発泡剤が水である場合、上記発泡体の原料における発泡剤の含有量は、上記ポリオールを１００質量部とした場合に、通常０．５〜５重量部程度、より好ましくは、０．５〜２．５重量部である。

本発明における触媒は、ポリオールとポリイソシアネートとのウレタン化反応を促進するためのものである。本触媒は、特に限定されず、ポリウレタン発泡体用として公知のものを使用することができる。例えば、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、テトラメチルグアニジン等のアミン触媒や、ジブチルチンジラウレート、スタナスオクトエート等の錫触媒や、フェニル水銀プロピオン酸塩あるいはオクテン酸鉛等の金属触媒が挙げられる。触媒の配合量は、触媒の種類によって適宜決定されるが、ポリオール成分１００重量部に対し０．０１〜２．０重量部程度が一般的である。これら触媒は、単独使用または２種以上併用することができる。
その他必要に応じて、及び、本発明による効果を損なわない限りにおいて、架橋剤、充填剤、安定剤、着色剤、難燃剤、可塑剤、破泡剤、消泡剤等が配合される。

以下に、実施例及び比較例を挙げて、実施形態をさらに具体的に説明する。
＜実施例１＞
表１に示すポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤、整泡剤及び触媒からなるフォーム原料を調製した。このフォーム原料を混合撹拌し、ベルトコンベア上に反応混合液を吐出して連続生産する軟質スラブ発泡体であるウレタンフォームを製造した。その後、裁断し、直方体の形状とし、さらに、円筒加工によりロール形状とすることにより、帯電ローラ用クリーニングローラを得た。また、常態物性においては、このローラにおける、密度（Ｋｇ／ｍ³）、硬さ（Ｎ）をＪＩＳＫ６４００−２に準じる２５％ＩＬＤで、セル数（ＰＰＩ）、及び圧縮永久歪（％）をＪＩＳＫ６４０１に準じて測定した。

本実施例におけるフォーム原料は、ポリオール１を１０重量部、ポリオール２を５０重量部、ポリオール３を４０重量部、ポリイソシアネートをイソシアネートインデックスとして１０５を含む。さらに、ポリオール１００重量部に対して、発泡剤である水を１．１５重量部、アミン系触媒を０．５重量部、整泡剤２を０．６重量部含む。

その結果、密度は７０．２ｋｇ／ｍ³であり、硬さは３６１Ｎ、セル数は６２ＰＰＩ、圧縮永久歪は１．２％、ウレタンフォーム中の低分子シロキサン量は１８ｐｐｍ、初期印刷時不具合印字枚数は１０枚である。

＜実施例２＞
本実施例におけるフォーム原料は、ポリオール１を５重量部、ポリオール２を５５重量部、ポリオール３を４０重量部含む。その他の配合は、実施例１と同じである。

その結果、密度は６８．２ｋｇ／ｍ³であり、硬さは３３７Ｎ、セル数は６０ＰＰＩ、圧縮永久歪は０．８％、ウレタンフォーム中の低分子シロキサン量は１７ｐｐｍ、初期印刷時不具合印字枚数は１０枚である。

＜実施例３＞
本実施例におけるフォーム原料は、ポリオール１を２０重量部、ポリオール２を５０重量部、ポリオール３を３０重量部含む。その他の配合は、実施例１と同じである。

その結果、密度は７３．４ｋｇ／ｍ³であり、硬さは３０１Ｎ、セル数は６４ＰＰＩ、圧縮永久歪は１．３％、ウレタンフォーム中の低分子シロキサン量は１７ｐｐｍ、初期印刷時不具合印字枚数は１０枚である。

＜実施例４＞
本実施例におけるフォーム原料は、整泡剤２を０．４重量部含む。その他の配合は、実施例１と同じである。

その結果、密度は７１．１ｋｇ／ｍ³であり、硬さは３５２Ｎ、セル数は５８ＰＰＩ、圧縮永久歪は１．６％、ウレタンフォーム中の低分子シロキサン量は１５ｐｐｍ、初期印刷時不具合印字枚数は８枚である。

＜実施例５＞
本実施例におけるフォーム原料は、整泡剤２を１．２重量部含む。その他の配合は、実施例１と同じである。

その結果、密度は７０．５ｋｇ／ｍ³であり、硬さは３５５Ｎ、セル数は６６ＰＰＩ、圧縮永久歪は０．８％、ウレタンフォーム中の低分子シロキサン量は２４ｐｐｍ、初期印刷時不具合印字枚数は１２枚である。

＜実施例６＞
本実施例におけるフォーム原料は、整泡剤３を０．６重量部含む。その他の配合は、実施例１と同じである。

その結果、密度は６９．８ｋｇ／ｍ³であり、硬さは３７７Ｎ、セル数は５５ＰＰＩ、圧縮永久歪は１．５％、ウレタンフォーム中の低分子シロキサン量は２０ｐｐｍ、初期印刷時不具合印字枚数は１１枚である。

＜比較例１＞
本比較例におけるフォーム原料は、ポリオール２を５０重量部、ポリオール３を５０重量部、ポリイソシアネートをイソシアネートインデックスとして１０５を含む。さらに、ポリオール１００重量部に対して、発泡剤である水を１．１５重量部、アミン系触媒を０．５重量部、整泡剤１を０．６重量部含む。

その結果、密度は７１．０ｋｇ／ｍ³であり、硬さは３２８Ｎ、セル数は６１ＰＰＩ、圧縮永久歪は１．８％、ウレタンフォーム中の低分子シロキサン量は４４ｐｐｍ、初期印刷時不具合印字枚数は２０枚である。

＜比較例２＞
本比較例におけるフォーム原料は、整泡剤２を０．６重量部含む。その他の配合は、比較例１と同じである。

その結果、発泡過程においてシュリンク（原反内部の熱が下がった後にウレタンフォームの形状が大きく収縮すること。）し、良好なフォームを形成することができなかった。

＜比較例３＞
本比較例におけるフォーム原料は、ポリオール１を２５重量部、ポリオール２を５０重量部、ポリオール３を２５重量部含む。また、整泡剤２を０．６重量部含む。その他の配合は、比較例１と同じである。

その結果、発泡過程においてパンク（ウレタンフォーム内部において、セル切れやクラックを生じること。）し、良好なフォームを形成することができなかった。

＜比較例４＞
本比較例におけるフォーム原料は、整泡剤２を０．２重量部含む。その他の配合は、実施例１と同じである。

その結果、発泡過程においてパンクし、良好なフォームを形成することができなかった。

＜比較例５＞
本比較例におけるフォーム原料は、整泡剤２を１．６重量部含む。その他の配合は、実施例１と同じである。

その結果、密度は６７．９ｋｇ／ｍ³であり、硬さは３５５Ｎ、セル数は６５ＰＰＩ、圧縮永久歪は３．１％、ウレタンフォーム中の低分子シロキサン量は３１ｐｐｍ、初期印刷時不具合印字枚数は１８枚である。

＜比較例６＞
本比較例におけるフォーム原料は、ポリオール３を３０重量部、ポリオール４を７０重量部含む。その他の配合は、実施例１と同じである。

その結果、密度は６８．１ｋｇ／ｍ³であり、硬さは１６３Ｎ、セル数は４４ＰＰＩ、圧縮永久歪は３．１％、ウレタンフォーム中の低分子シロキサン量は１８ｐｐｍ、初期印刷時不具合印字枚数は１０枚である。

＜実施例と比較例の対比＞
まず、実施例１と比較例１を比較する。実施例１は、高密度、高硬度、微細セルと言った帯電ローラ用クリーニングローラ向けポリウレタンフォームに要求される仕様を満たすため、比較的粘度の高いエステル基を有するポリオール２（粘度３５００ＣＰＳ）とポリエーテルポリオールをベースとするポリマーポリオールであるポリオール３（粘度４５００ＣＰＳ）を含むと共に、プロセスレンジを拡大するためにエチレンオキシド単位を８０％以上含むポリオール１を含み、さらに、初期印刷時における白スジなどの画質不具合を防止するため、高活性だが低分子シロキサンを低減した整泡剤２を含む。

一方、比較例１は、整泡剤２の代わりに、通常用いられる（低分子シロキサンを低減していない）活性の高い整泡剤１を同量含む。これにより、実施例１では、帯電ローラ用クリーニングローラ向けポリウレタンフォームの要求仕様を満たすと共に、低分子シロキサン量が１８ｐｐｍと少ないポリウレタンフォームとすることができ、初期印刷時の不具合印字枚数も少ない結果となった。しかし、比較例１では、フォームは形成できたものの、低分子シロキサンの量が多くなり、初期印刷時の不具合印字枚数が２０枚と多くなってしまった。

次に、実施例２と比較例２を比較する。実施例２は、実施例１に比べて、ポリオール１の含有量が５重量部と半分になっているが、フォームを形成でき、物性や初期印刷時の不具合印字枚数は良好である。比較例２は、比較例１に比べて、整泡剤１の代わりに、低分子シロキサンを低減した整泡剤２を含む。すなわち、単純に、通常用いられる整泡剤を低分子シロキサンを低減した整泡剤に代えて、印字不具合を改善することを狙ったものである。しかし、比較例２では、発泡過程においてシュリンクし、良好なフォームを形成することができなかった。単純に低分子シロキサンを低減した整泡剤を用いたとしても、フォームの泡化と樹脂化の発泡バランスがうまく調整できなかったものである。これに対し、実施例１では、ＥＯ含有量の高いポリオール１を他のポリオールと配合することにより、フォームを形成することができている。ポリオール２、ポリオール３にポリオール１を加えることにより、泡化反応と樹脂化反応のバランスを調整し、プロセスレンジが拡大する効果を奏する。比較例２と実施例１の違いは、プロセスレンジを拡大するためのポリオール１を含むか否かである。

従って、低分子シロキサンを低減した整泡剤２を含む場合、プロセスレンジを拡大するためのポリオール１を含むことが必要であることが分かる。そうすると、ポリオール１００重量部中において、エチレンオキシド単位の含有量が８０％以上であるポリオール１を、０と５重量部の中間値である２．５重量部以上、好ましくは５重量部以上含むことが必要であると言える。

また、実施例３と比較例３を比較する。実施例３は、実施例１に比べて、ポリオール１の含有量が２０重量部と２倍になっているが、物性や初期印刷時の不具合印字枚数は良好である。比較例３は、実施例３に比べて、プロセスレンジを拡大するためのポリオール１の含有量が２５重量部と５重量部多い。しかし、比較例３では、発泡過程においてパンクし、良好なフォームを形成することができなかった。

・ポリオール１：エチレンオキシド単位（ＥＯ）の含有量が多いポリオール。親水性を示す。
・ポリオール２：エステル基を有するポリオール。
・ポリオール３：ＰＯ付加型のエーテルポリオールをベース。疎水性を示す。ただし粘度を向上させる必要があるため、ポリマーポリオールが好ましい。）
従って、低分子シロキサンを低減した整泡剤２を含む場合、プロセスレンジを拡大するためのポリオール１の含有量は多すぎても良好なフォームを形成できないことが分かる。そうすると、ポリオール１００重量部中において、エチレンオキシド単位の含有量が８０％以上であるポリオール１を、２０と２５重量部の中間値である２２．５重量部以下、好ましくは２０重量部以下含むことが必要であると言える。

また、実施例４と比較例４を比較する。実施例４は、実施例１と比べて、整泡剤２の含有量が０．４重量部と０．２重量部少ないが、物性や初期印刷時の不具合印字枚数は良好である。比較例４は、実施例４と比べて、整泡剤２の含有量が０．２重量部と０．２重量部少ない。しかし、比較例４では、発泡過程においてパンクし、良好なフォームを形成することができなかった。

従って、低分子シロキサンを低減した整泡剤２の含有量が少ないと良好なフォームを形成できないことが分かる。そうすると、ポリオール１００重量部中において、低分子シロキサンを低減した整泡剤２を、０．４と０．２重量部の中間値である０．３重量部以上、好ましくは０．４重量部以上含むことが必要であると言える。

また、実施例５と比較例５を比較する。実施例５は、実施例１と比べて、整泡剤２の含有量が１．２重量部と２倍含んでいるが、物性や初期印刷時の不具合印字枚数は良好である。比較例５は、実施例５と比べて、整泡剤２の含有量が１．６重量部と０．４重量部多い。しかし、比較例５では、フォームは形成できたものの、低分子シロキサンの量が多くなり、初期印刷時の不具合印字枚数が１８枚と多くなってしまった。

従って、低分子シロキサンを低減した整泡剤２の含有量が多いと低分子シロキサンの量が多くなり、結果として、初期印刷時の不具合印字枚数が多くなってしまう。そうすると、ポリオール１００重量部中において、低分子シロキサンを低減した整泡剤２を、１．２と１．６重量部の中間値である１．４重量部以下、好ましくは１．２重量部以下含むことが必要であると言える。

また、実施例５のウレタンフォーム中の低分子シロキサン量は２４ｐｐｍ（実施例中最も含有量が多い）であり、比較例５のウレタンフォーム中の低分子シロキサン量は３１ｐｐｍであることから、ウレタンフォーム中の低分子シロキサン量が、２４ｐｐｍと３１ｐｐｍの中間値である２８ｐｐｍ以下であれば、初期印刷時の不具合印字枚数が少なくなると言える。なお、ウレタンフォーム中の低分子シロキサン量の下限値は特に限定されるものではないが、ウレタンフォームを製造するためには整泡剤を用いることが必要なので、実質的には、１０ｐｐｍ〜１５ｐｐｍ程度であると考えられる。

また、実施例１と比較例６を比較する。比較例６は、実施例１に比べて、エチレンオキシド単位を８０％以上含むポリオール１（１０重量部）に代えて、エチレンオキシド単位を８％含むポリオール４を７０重量部と大量に含む。結果として、全ポリオール中に含まれるエチレンオキシド単位は多くなるが、作製されたポリウレタンフォームの物性において、硬さが柔らかすぎて、セル数も粗いものとなり、帯電ローラ用クリーニングローラには不適なポリウレタンフォームとなる。従って、ポリオール１００重量部中において、エチレンオキシド単位の含有量が８０％以上であるポリオール１を所定量含むことが必要であることが分かる。

なお、実施例６と実施例１を比較すると、実施例６は、高活性の低分子シロキサンを低減した整泡剤２の代わりに、低活性の低分子シロキサンを低減した整泡剤３を含んでいる。その結果、物性や初期印刷時の不具合印字枚数は良好である。従って、低活性の低分子シロキサンを低減した整泡剤であっても、問題ないことが分かる。

なお、表１における、略称は以下のとおりである。
・ポリオール
ポリオール１；ポリエーテルポリオール（分子量３４００、官能基数３、エチレンオキシド単位８０％以上）
ポリオール２；エーテルエステルポリオール（分子量３０００、官能基数３、水酸基価５８ｍｇＫＯＨ／ｍｇ）
ポリオール３；ポリマーポリオール（官能基数３、水酸基価３４ｍｇＫＯＨ／ｍｇ、グリセリンにプロピレンオキシドを付加重合したポリエーテルポリオールにスチレンおよびアクリロニトリルの混合物をグラフト重合したもの。固形分約４０％）
ポリオール４；ポリエーテルポリオール（分子量３０００、官能基数３、エチレンオキシド単位８％）
・ポリイソシアネート
ＴＤＩ−６５
・触媒
アミン系触媒；環状ジアミン（「ＤＡＢＣＯ３３−ＬＶ」、トリエチレンジアミン３３％）
・整泡剤
整泡剤１；難燃タイプのシリコーン系整泡剤（低分子シロキサン含有量：２３１３ｐｐｍ（Ｘ４〜Ｘ２０））
整泡剤２；低分子シロキサンを低減した、高活性タイプのシリコーン系整泡剤（低分子シロキサン含有量：２２０ｐｐｍ（Ｘ４〜Ｘ２０））
整泡剤３；低分子シロキサンを低減した、低活性タイプのシリコーン系整泡剤（低分子シロキサン含有量：５２４ｐｐｍ（Ｘ４〜Ｘ２０））
整泡剤４；低分子シロキサンを低減していない、高活性タイプのシリコーン系整泡剤（低分子シロキサン含有量：１４１２１ｐｐｍ（Ｘ４〜Ｘ２０））低分子シロキサン含有量が高すぎ、ウレタンフォームを作成しても、初期印刷時不具合印字枚数の結果が４０枚以上となって、悪すぎた。このため、表中には表記を省略した。

なお、本発明は、例示した実施例に限定するものではなく、特許請求の範囲の各項に記載された内容から逸脱しない範囲の構成による実施が可能である。

Claims

ポリオールとポリイソシアネートを主成分とし、
前記ポリオール１００重量部中において、
エチレンオキシド単位の含有量が８０％以上であるポリオールを２．５乃至２２．５重量部含有し、
低分子シロキサンを低減した整泡剤を０．３〜１．４重量部含有する、
ポリウレタンフォーム。
前記ポリオールには、ポリエーテルポリオールおよびエステル基を有するポリオールが含まれることを特徴とする請求項１に記載のポリウレタンフォーム。
前記整泡剤中の低分子シロキサンの含有量は、直鎖シロキサンＸ４〜Ｘ２０の含有量の合計が１００〜６００ｐｐｍであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のポリウレタンフォーム。
前記ポリウレタンフォーム中の低分子シロキサンの含有量は、直鎖シロキサンＸ４〜Ｘ２０の含有量の合計が１０〜２８ｐｐｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のポリウレタンフォーム。
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載されたポリウレタンフォームにより構成された帯電ロール用クリーニングローラ。
請求項２乃至請求項４のいずれかに記載のポリウレタンフォームの製造方法であって、
前記エチレンオキシド単位の含有量が８０％以上であるポリオールと、
前記ポリエーテルポリオールと、
前記エステル基を有するポリオールと、を配合したポリオールを調合し、
前記調合したポリオールと前記ポリイソシアネートを、前記低分子シロキサンを低減した整泡剤の存在下で反応させるポリウレタンフォームの製造方法。