CN103112142A

CN103112142A - 橡胶辊制造装置及橡胶辊制造方法

Info

Publication number: CN103112142A
Application number: CN2012102792453A
Authority: CN
Inventors: 饭田英一
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2011-11-16
Filing date: 2012-08-07
Publication date: 2013-05-22
Anticipated expiration: 2032-08-07
Also published as: JP2013103473A; CN103112142B; JP4941610B1

Abstract

本发明提供能够抑制橡胶辊的端部处的未硫化的橡胶材料的变形的橡胶辊制造装置及橡胶辊制造方法。橡胶辊制造装置构成为具备：排出机（12），其将辊芯（22）隔开间隔地依次送入到呈圆筒状被挤出的未硫化的橡胶材料的中心部，并交替地排出由橡胶材料包覆辊芯（22）的外周面而成的橡胶辊部（56）和因橡胶材料使辊芯（22）之间成为中空的中空部（58）；挤压机（14），其将中空部（58）的橡胶材料向内侧挤压，从而由从排出机（12）排出的中空部（58）的橡胶材料覆盖辊芯（22）的端面（68）的至少周缘部。

Description

橡胶辊制造装置及橡胶辊制造方法

技术领域

本发明涉及橡胶辊制造装置及橡胶辊制造方法。

背景技术

专利文献1中记载了如下结构：在通过直角机头口模（cross head die）类型的橡胶挤出机将橡胶材料包覆在辊芯的外周面上而成的橡胶辊中，辊芯的橡胶粘接部位的外径为辊芯的两端部的轴承部位的外径为

时，使该

及该

的关系为1.0

由此，即使是粘度高的橡胶材料，也能抑制将辊一根一根分离时橡胶材料的收缩导致的浮起剥离。

专利文献2中记载了如下结构：通过直角机头口模类型的橡胶挤出机将橡胶材料供给到辊芯的外周面而成型出橡胶辊之后，利用被加热的把持夹具夹住从该挤出机排出的该橡胶辊的与该辊芯两端部相当的部位，从而抑制从直角机头口模类型的橡胶挤出机排出的包覆在辊芯上的橡胶材料从辊芯浮起剥离。

【现有技术文献】

【专利文献1】日本特开2007－320126号公报

【专利文献2】日本特开2006－123256号公报

发明内容

本发明的目的是提供能够抑制橡胶辊的端部处的未硫化的橡胶材料的变形的橡胶辊制造装置及橡胶辊制造方法。

本发明的技术方案1记载的橡胶辊制造装置的特征在于，所述橡胶辊制造装置具备：排出机，所述排出机将辊芯隔开间隔地依次送入到呈圆筒状被挤出的未硫化的橡胶材料的中心部，并交替地排出由所述橡胶材料包覆所述辊芯的外周面而成的橡胶辊部、和因所述橡胶材料使所述辊芯之间成为中空的中空部；以及挤压机，所述挤压机将所述中空部的所述橡胶材料向内侧挤压，从而利用由所述排出机排出的所述中空部的所述橡胶材料覆盖所述辊芯的端面的至少周缘部。

本发明的技术方案2记载的橡胶辊制造装置的特征在于，所述橡胶辊制造装置还具备拉拔机，所述拉拔机以使所述中空部的所述橡胶材料的厚度在预先确定的范围内的方式，将由所述排出机排出的所述橡胶辊部从所述排出机拉拔出来。

本发明的技术方案3记载的橡胶辊制造装置的特征在于，所述拉拔机对所述橡胶辊部的拉拔速度设定在相对于所述橡胶材料的挤出速度为0.6倍以上且1.4倍以下的范围。

本发明的技术方案4记载的橡胶辊制造方法的特征在于，所述橡胶辊制造方法具备：第一工序，使用技术方案1～3中任一项记载的橡胶辊制造装置，将辊芯隔开间隔地依次送入到呈圆筒状被挤出的未硫化的橡胶材料的中心部，并交替地排出由所述橡胶材料包覆所述辊芯的外周面而成的橡胶辊部、和因所述橡胶材料使所述辊芯之间成为中空的中空部，将所述中空部的所述橡胶材料向内侧挤压，从而利用所述中空部的所述橡胶材料覆盖所述辊芯的端面的至少周缘部；第二工序，对所述橡胶辊部及所述中空部的所述橡胶材料实施硫化处理；以及第三工序，切除所述中空部的硫化后的所述橡胶材料。

发明效果

根据本发明的技术方案1记载的橡胶辊制造装置，与不将中空部的橡胶材料向内侧挤压的情况相比，能够抑制橡胶辊的端部处的未硫化的橡胶材料的变形。

根据本发明的技术方案2记载的橡胶辊制造装置，与不以使中空部的橡胶材料的厚度在预先确定的范围内的方式从排出机拉拔出橡胶辊部的情况相比，能够抑制橡胶辊的端部的橡胶材料的厚度的增加。

根据本发明的技术方案3记载的橡胶辊制造装置，与未将拉拔机对橡胶辊部的拉拔速度设定在相对于橡胶材料的挤出速度为0.6倍以上且1.4倍以下的范围的情况相比，能够将中空部的橡胶材料的厚度可靠地控制在预先确定的范围内。

根据本发明的技术方案4记载的橡胶辊制造方法，与不使用技术方案1～3中任一项记载的橡胶辊制造装置来制造橡胶辊的情况相比，能够制造出抑制了橡胶材料的壁厚不均的橡胶辊。

附图说明

图1是表示本发明的橡胶辊制造装置的结构的图。

图2是表示图1的挤压机及拉拔机的动作形态的图。

图3是表示图1的挤压机及拉拔机的动作形态的图。

图4是表示图1的挤压机及拉拔机的动作形态的图。

图5是表示图1的挤压机及拉拔机的动作形态的图。

图6是表示图1的挤压机及拉拔机的动作形态的图。

图7是表示使图3的把持部件的移动速度V3相对于橡胶材料的挤出速度V2为不足0.6倍的情况下的中空部的橡胶材料的厚度的形态的图。

图8是表示使图3的把持部件的移动速度V3相对于橡胶材料的挤出速度V2为超过1.4倍的情况下的中空部的橡胶材料的厚度的形态的图。

图9是表示使用本发明的橡胶辊制造装置成型的封口袋状的橡胶辊的结构的图。

图10是表示相对于使用本发明的橡胶辊制造装置成型的橡胶辊，作为比较例的不是封口袋状的橡胶辊的结构的图。

附图标记的说明

10橡胶辊制造装置

12排出机

14挤压机

16拉拔机

18橡胶材料供给部

20挤出部

22辊芯

24辊芯供给部

36芯管（mandrel）

38排出头

56橡胶辊部

58中空部

60挤压部件

62挤压部

64把持部件

66把持部

68端面

具体实施方式

以下，使用附图说明本发明的橡胶辊制造装置及橡胶辊制造方法的实施方式的一例。

利用本发明的橡胶辊制造装置及橡胶辊制造方法制造的橡胶包覆轴体（以下称为“橡胶辊”）例如被用作与成像装置的感光鼓接触地旋转而对感光鼓的外周面充电的充电辊。为了与感光鼓的外周面紧贴而使感光鼓的整个外周面均匀地充电，需要壁厚不均较小的橡胶辊。通过实施抛光或表面处理等二次加工来抑制壁厚不均，但制造成本与工序数量的增加相应地增加。由此，期望不实施抛光或表面处理等二次加工就能够成型出壁厚不均较小的橡胶辊的橡胶辊制造装置及橡胶辊制造方法。

图1示出了本发明的橡胶辊制造装置10的结构。

本发明的橡胶辊制造装置10具备：由所谓的直角机头口模构成的排出机12；配置在排出机12的下方的挤压机14；以及配置在挤压机14的下方的拉拔机16。

排出机12具备：供给未硫化的橡胶材料的橡胶材料供给部18；将由橡胶材料供给部18供给的橡胶材料呈圆筒状地挤出的挤出部20；以及向由挤出部20呈圆筒状挤出的橡胶材料的中心部供给辊芯22的辊芯供给部24。

橡胶材料供给部18在圆筒状的主体部26的内部具有螺杆28。螺杆28被驱动马达30驱动着旋转。在主体部26的驱动马达30侧设置有投入橡胶材料的投入口32。从投入口32投入的橡胶材料在主体部26的内部一边被螺杆28搅拌一边被朝向挤出部20送出。通过调整螺杆28的转速，来调整送出橡胶材料的速度。

此外，作为橡胶材料使用具有全部聚合物中的80质量份以上的环氧氯丙烷橡胶并混合30～60质量份的碳或碳酸钙等无机填料而成的材料。

挤出部20具备：与橡胶材料供给部18连接的圆筒状的壳体34；配置在壳体34的内部中心的圆柱状的芯管36；以及配置在芯管36的下方的排出头38。芯管36被保持部件40保持于壳体34中。排出头38被保持部件42保持于壳体34。在芯管36的外周面（一部分是保持部件40的外周面）和保持部件42的内周面（一部分是排出头38的内周面）之间，形成有供橡胶材料呈环状流动的环状流路44。

在芯管36的中心部形成有供辊芯22贯穿插入的通孔46。芯管36的下部呈朝向端部而变尖的形状。而且，芯管36的末端的下方的区域成为供从通孔46供给的辊芯22和从环状流路44供给的橡胶材料合流的合流区域48。即，将橡胶材料朝向该合流区域48呈圆筒状挤出，辊芯22被送入到呈圆筒状挤出的橡胶材料的中心部。

辊芯供给部24具备被配置在芯管36的上方的辊对50。辊对50设有多对（例如3对），各辊对50的一侧的辊经由带52与驱动辊54连接。驱动辊54被驱动时，被各辊对50夹持的辊芯22朝向芯管36的通孔46被输送。辊芯22形成为预先确定的长度，被辊对50输送的后方的辊芯22推压存在于芯管36的通孔46中的前方的辊芯22，由此，多个辊芯22依次通过通孔46。另外，当前方的辊芯22的前方端位于芯管36的末端时，驱动辊54的驱动暂时停止，在芯管36的下方的合流区域48中，辊芯22隔开间隔地被送入。

这样，在排出机12中，在合流区域48，将橡胶材料呈圆筒状挤出，将辊芯22隔开间隔地依次送入到橡胶材料的中心部。由此，从排出头38交替地排出由橡胶材料包覆辊芯22的外周面而成的橡胶辊部56、和因橡胶材料使辊芯22之间成为中空的中空部58。此外，为了提高与橡胶材料的粘接性，在辊芯22的外周面预先涂布了底涂剂。

挤压机14具有一对半圆筒状的挤压部件60。一对挤压部件60以夹着从排出机12排出的橡胶辊部56的方式对置配置。在各挤压部件60形成有朝向中心部突出的挤压部62。各挤压部件60借助驱动机构（省略图示）能够沿左右方向及上下方向移动。

拉拔机16具有一对半圆筒状的把持部件64。一对把持部件64以夹着从排出机12排出的橡胶辊部56的方式对置配置。在各把持部件64形成有与橡胶辊部56的外周面形状对应的形状的把持部66。各把持部件64借助驱动机构（省略图示）能够沿左右方向及上下方向移动。

图2～图6示出了挤压机14及拉拔机16的动作形态。在图中，“V1”表示辊芯22的送出速度，“V2”表示橡胶材料的挤出速度，“V3”表示把持部件64向下方的移动速度（拉拔机16对来自排出机12的橡胶辊部56拉拔的拉拔速度）。

如图2所示，后方的辊芯22在芯管36的末端的位置处停止时，即辊芯22的送出速度为零时（在图中表示成“V1=0”），能够使各把持部件64向相互接近的方向移动，利用各把持部件64的把持部66把持橡胶辊部56。

而且，如图3所示，使各把持部件64在把持着橡胶辊部56的状态下向下方移动。即，利用各把持部件64将橡胶辊部56从排出机12拉出。于是，张力作用于合流区域48的橡胶材料，形成了因橡胶材料使辊芯22之间成为中空的中空部58。

如图4所示，再次开始送出辊芯22，中空部58移动至一对挤压部件60的对置位置。此外，辊芯22的送出速度V1和橡胶材料的挤出速度V2大致相同。进而，中空部58移动至一对挤压部件60的对置位置时，如图5所示，各挤压部件60能够向相互接近的方向移动，中空部58的橡胶材料被各挤压部件60的挤压部62向内侧挤压。由此，前方的辊芯22的端面68及后方的辊芯22的端面68被中空部58的橡胶材料覆盖。

然后，如图6所示，各挤压部件60能够向相互离开的方向移动时，在中空部58被分离，成型出使辊芯22呈封口袋状的橡胶辊70。此外，各把持部件64一边把持被分离的橡胶辊70一边使其向下方移动适当的距离之后，移动到图2的假想线（二点划线）所示的位置以作为用于把持下一个橡胶辊部56的待机位置。

在图3中，把持部件64的移动速度，即拉拔机16对来自排出机12的橡胶辊部56拉拔的拉拔速度V3被设定成在相对于橡胶材料的挤出速度V2为0.6倍以上且1.4倍以下的范围内的一定速度。由此，中空部58的橡胶材料的厚度与橡胶辊部56的橡胶材料的厚度大致相同（中空部58的橡胶材料的厚度相对于橡胶辊部56的橡胶材料的厚度为90%以上且110%以下）。此外，若使橡胶辊部56的拉拔速度V3相对于橡胶材料的挤出速度V2不足0.6倍，如图7所示，中空部58的橡胶材料的厚度变得比橡胶辊部56的橡胶材料的厚度过厚。另外，橡胶辊部56的拉拔速度V3相对于橡胶材料的挤出速度V2超过1.4倍时，如图8所示，中空部58的橡胶材料的厚度变得比橡胶辊部56的橡胶材料的厚度过薄。

图9示出了使用本发明的橡胶辊制造装置10成型的封口袋状的橡胶辊70的结构。

封口袋状的橡胶辊70在下一工序中被放入硫化处理炉中。由此，对橡胶辊部56的橡胶材料及覆盖辊芯22的端面的部分的橡胶材料（中空部58的橡胶材料）实施硫化处理。

被硫化处理的橡胶辊70在下一工序中进行加工处理。具体来说，切除两端部的橡胶材料，以使辊芯22在橡胶辊70的两端侧露出一定长度。由此，覆盖辊芯22的端面68的部分的橡胶材料（中空部58的橡胶材料）被切除。此外，由于橡胶辊部56在被实施硫化处理前被把持部件64的把持部66把持，所以在硫化处理后的橡胶辊部56残留有把持部66的痕迹。但是，由于橡胶辊部56处的带有该痕迹的部分被包括在所述被切除的两端部的橡胶材料中（与两端部的橡胶材料一起被切除），所以该痕迹不会残留在成品的橡胶辊上。

图10示出了相对于使用本发明的橡胶辊制造装置成型的橡胶辊70，作为比较例的不是封口袋状的（在辊芯的端面没有橡胶材料）橡胶辊100的结构。作为比较例的橡胶辊100是在橡胶辊制造装置10中不使挤压机14及拉拔机16动作而得到的，是利用另外的刀具（省略图示）沿辊芯22的端面68切断而得到的。因此，橡胶辊100不具有与中空部58相当的部位。

如图10所示，在作为比较例的橡胶辊100中，其端部的橡胶材料的厚度比中央部的橡胶材料的厚度大。其理由如下。

即，在由排出机12排出的橡胶材料的内部存在残余应力，将橡胶材料从排出机12排出之后进行切断时，因残余应力的释放使辊芯22的端面68附近的橡胶材料沿轴向收缩变形的同时沿径向扩张变形。因该端部处的橡胶材料的变形，导致橡胶辊100的端部的橡胶材料的厚度变得比中央部大。因此，在后续的加工处理中，若橡胶辊100的端部的橡胶材料被切除的区域较少，则制造出在端部和中央部处的壁厚不均较大的橡胶辊100。

而在使用本发明的橡胶辊制造装置10成型的橡胶辊70中，利用挤压机14挤压中空部58的橡胶材料，利用中空部58的橡胶材料使辊芯22成为袋封口状的同时被切断，即在被中空部58的橡胶材料覆盖辊芯22的端面68的至少周缘部的状态下被切断，从而抑制因残余应力的释放导致橡胶材料的轴向的收缩变形及径向的扩张变形（参照图9）。中空部58的橡胶材料通过硫化处理被硫化固化之后被切除，所以将因残余应力的释放导致的橡胶材料的轴向的收缩变形及径向的扩张变形减小到实质上没有问题的程度。因此，制造出在两端部和中央部处的壁厚不均较小的橡胶辊70。

另外，在橡胶辊制造装置10中，拉拔机16对来自排出机12的橡胶辊部56拉拔的拉拔速度V3未被设定成在相对于橡胶材料的挤出速度V2为0.6倍以上且1.4倍以下的范围内的一定速度的情况下，端部的橡胶材料的厚度也会比中央部的橡胶材料的厚度大。其理由如下。

即，在橡胶辊制造装置10中，若拉拔机16对来自排出机12的橡胶辊部56拉拔的拉拔速度V3相对于橡胶材料的挤出速度V2不足0.6倍，如图7所示，在合流区域48中，流入到辊芯22之间的间隙中的橡胶材料的量增大。而且，在合流区域48中，在流入到辊芯22之间的间隙中的橡胶材料增大的状态下，后方的辊芯22被向合流区域48送出时，作用于合流区域48的橡胶材料的压力增大。暂时增大的合流区域48的橡胶材料的压力不会立即减小，因此结果导致包覆于后方的辊芯22的端部的橡胶材料具有较大的残余应力。从排出机12排出时，该残余应力被释放，因此端部的橡胶材料的厚度变得比中央部的橡胶材料的厚度大。

相反，在橡胶辊制造装置10中，若拉拔机16对来自排出机12的橡胶辊部56拉拔的拉拔速度V3相对于橡胶材料的挤出速度V2超过1.4倍，如图8所示，合流区域48处的中空部58的橡胶材料的厚度变薄，在利用挤压机14将中空部58的橡胶材料向内侧挤压的情况下，覆盖辊芯22的端面68的橡胶材料的量减少。若覆盖辊芯22的端面68的橡胶材料的量减少，则抑制因残余应力的释放导致的橡胶材料的轴向的收缩变形及径向的扩张变形的效力也减小。因此，端部的橡胶材料的厚度变得比中央部的橡胶材料的厚度大。另外，沿轴向作用的力瞬间变得过大，在拉拔中途，橡胶材料会断裂，会发生拉伸的力完全不起作用的情况。

在橡胶辊制造装置10中，针对拉拔机16对来自排出机12的橡胶辊部56拉拔的拉拔速度V3被设定成在相对于橡胶材料的挤出速度V2为0.6倍以上且1.4倍以下的范围内的一定速度的情况、以及被设定成在0.6倍以上且1.4倍以下的范围以外的一定速度的情况，进行了端部处的外径膨胀的评价，被设定成0.6倍以上且1.4倍以下的范围内的一定速度的情况下的橡胶辊70的端部外径膨胀为20μm，是良好的，但被设定成在0.6倍以上且1.4倍以下的范围以外的一定速度的情况下的端部外径膨胀为100μm，是不良的。

此外，橡胶辊70的端部处的外径膨胀的评价是如下这样进行的：对长度355mm、直径8mm的辊芯22形成2mm的橡胶层，在实施硫化处理后，在距辊芯22的端面68为15mm的位置处切除橡胶层从而在两端部使辊芯22露出，支承辊芯22的两端部并使其旋转一周，测定距辊芯22的端面68为20mm的位置处的平均外径和距辊芯22的端面68为50mm的位置处的平均外径，并求出它们的差值。外径测定中使用遮光式激光外径测定装置（アサカ理研公司制：ROLL2000）。

这样，在橡胶辊制造装置10中，使拉拔机16动作，以使中空部58的橡胶材料的厚度成为与橡胶辊部56的橡胶材料的厚度同等的程度（中空部58的橡胶材料的厚度相对于橡胶辊部56的橡胶材料的厚度为90%以上且110%以下）的方式将橡胶辊部56从排出机12拉拔的同时进行成型，可知这样成型得到的橡胶辊70中的端部的橡胶材料的厚度的增大被抑制。

如上所述，在本实施方式的橡胶辊制造装置10中，具备：排出机12，该排出机12将辊芯22隔开间隔地依次送入到被呈圆筒状挤出的未硫化的橡胶材料的中心部，并交替地排出由橡胶材料包覆辊芯22的外周面而成的橡胶辊部56、和因橡胶材料使辊芯22之间成为中空的中空部58；以及挤压机14，该挤压机14将中空部58的橡胶材料向内侧挤压，以使辊芯22的端面68的至少周缘部被从排出机12排出的中空部58的橡胶材料覆盖。因此，橡胶辊70的端部处的未硫化的橡胶材料的变形被抑制。

另外，还具备拉拔机16，该拉拔机16以使中空部58的橡胶材料的厚度在预先确定的范围内的方式，将从排出机12排出的橡胶辊部56从排出机12拉拔出来。因此，抑制了橡胶辊70的端部的橡胶材料的厚度的增加。

另外，拉拔机16对橡胶辊部56实施拉拔的拉拔速度被设定在相对于橡胶材料的挤出速度为0.6倍以上且1.4倍以下的范围。因此，能够可靠地将中空部58的橡胶材料的厚度控制在预先确定的范围内。

另外，在本实施方式的橡胶辊制造方法中，具备：橡胶辊成型工序，使用橡胶辊制造装置10将辊芯22隔开间隔地依次送入到被呈圆筒状挤出的未硫化的橡胶材料的中心部，并交替地排出由橡胶材料包覆辊芯22的外周面而成的橡胶辊部56和因橡胶材料使辊芯22之间成为中空的中空部58，将中空部58的橡胶材料向内侧挤压，以由中空部58的橡胶材料覆盖辊芯22的端面68的至少周缘部，从而成型出橡胶辊70；硫化处理工序，对橡胶辊部56及中空部58的橡胶材料实施硫化处理；以及加工处理工序，至少切除中空部58的硫化后的橡胶材料。因此，制造出橡胶材料的壁厚不均被抑制的橡胶辊70。

此外，在上述的橡胶辊制造装置10中，构成为利用挤压机14使橡胶辊70在中空部58分离，但也可以构成为，在利用挤压机14将中空部58的橡胶材料向内侧挤压之后，利用另外的切断机将橡胶辊70分离。

另外，在所述的实施方式中，作为橡胶材料例示了使用环氧氯丙烷橡胶的材料，但不限于此，也可以使用其他的橡胶材料。

另外，在所述的实施方式中，示出了辊芯22的端面68的整个面被中空部58的橡胶材料呈封口袋状覆盖的例子，但辊芯22的端面68的至少周缘部被中空部58的橡胶材料覆盖即可。

Claims

1.一种橡胶辊制造装置，其特征在于，

所述橡胶辊制造装置具备：

排出机，所述排出机将辊芯隔开间隔地依次送入到呈圆筒状被挤出的未硫化的橡胶材料的中心部，并交替地排出由所述橡胶材料包覆所述辊芯的外周面而成的橡胶辊部、和因所述橡胶材料使所述辊芯之间成为中空的中空部；以及

挤压机，所述挤压机将所述中空部的所述橡胶材料向内侧挤压，从而利用由所述排出机排出的所述中空部的所述橡胶材料覆盖所述辊芯的端面的至少周缘部。

2.如权利要求1所述的橡胶辊制造装置，其中，

所述橡胶辊制造装置还具备拉拔机，所述拉拔机以使所述中空部的所述橡胶材料的厚度在预先确定的范围内的方式，将由所述排出机排出的所述橡胶辊部从所述排出机拉拔出来。

3.如权利要求2所述的橡胶辊制造装置，其中，

所述拉拔机对所述橡胶辊部的拉拔速度设定在相对于所述橡胶材料的挤出速度为0.6倍以上且1.4倍以下的范围。

4.一种橡胶辊制造方法，其特征在于，

所述橡胶辊制造方法具备：

第一工序，在该第一工序中，使用权利要求1～3中任一项所述的橡胶辊制造装置，将辊芯隔开间隔地依次送入到呈圆筒状被挤出的未硫化的橡胶材料的中心部，并交替地排出由所述橡胶材料包覆所述辊芯的外周面而成的橡胶辊部、和因所述橡胶材料使所述辊芯之间成为中空的中空部，将所述中空部的所述橡胶材料向内侧挤压，从而利用所述中空部的所述橡胶材料覆盖所述辊芯的端面的至少周缘部；

第二工序，在该第二工序中，对所述橡胶辊部及所述中空部的所述橡胶材料实施硫化处理；以及

第三工序，在该第三工序中，切除所述中空部的硫化后的所述橡胶材料。