CN113072773B - 一种用于制备打印机用给纸胶辊的橡胶材料 - Google Patents
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Abstract
本发明的用于制备打印机用给纸胶辊的橡胶材料中，采用超高门尼EPDM橡胶，配合高补强二氧化硅，钛酸酯处理的玄武岩纤维，采用高硫硫化体系，材料的回弹性高，压缩永久变形低。给纸胶辊的摩擦系数高，耐磨性好，摩擦系数保持率高，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及打印机技术领域，特别涉及一种用于制备打印机用给纸胶辊的橡胶材料。
背景技术
目前在办公自动化技术领域的进步极大的提高了激光打印机，喷墨打印机及复印机的性能。现今的办公环境尤其对打印画像，打印速度和免维修操作提出了更高的要求。为了实现客户的这些使用要求，其中作为打印纸张精准传输的橡胶胶辊起到尤为重要的作用。
给纸胶辊利用胶辊和纸张之间的摩擦力将纸张从纸张盒中一张一张的取出并传送。在设备使用过程中必须一直保持这一关键性能。因此要求给纸胶辊在设备的工作温度和臭氧浓度范围内具有摩擦系数高，耐磨性好，压缩永久变形低和硬度低等基本性能。这些基本性能的长期稳定性是达到较长时间的免维护期的必要条件。
给纸胶辊的橡胶材料最早采用天然橡胶，但是由于耐老化和耐臭氧性能较差，使用寿命短，基本被硅橡胶和乙丙橡胶替代。在上世纪80年代，随着聚降冰片烯橡胶的诞生，日本大部分的给纸胶辊都采用了聚降冰片烯来生产，因为聚降冰片烯橡胶超高的分子量和强吸油性使其在具有超低硬度的同时还具有较好的耐磨性能，但是由于价格和产能的问题没有在国内进行推广
硅橡胶作为耐氧和耐臭氧性能绝佳的橡胶材料，也被应用到给纸胶辊中，由于其表面的惰性，与纸张摩擦的摩擦系数保持率较高，但是硅橡胶由于自身的摩擦系数不如EPDM橡胶，在给纸辊的应用上不如EPDM橡胶广泛。
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发明内容
本发明的发明目的是提供一种用于制备打印机用给纸胶辊的橡胶材料，该橡胶材料制备的给纸胶辊摩擦系数高，耐磨性好，耐久摩擦系数保持率高，使用寿命长。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
一种用于制备打印机用给纸胶辊的橡胶材料，按重量份计，包括以下组分：
本发明的用于制备打印机用给纸胶辊的橡胶材料中，采用超高门尼EPDM橡胶，配合高补强二氧化硅，钛酸酯处理的玄武岩纤维，采用高硫硫化体系，材料的回弹性高，压缩永久变形低。给纸胶辊的摩擦系数高，耐磨性好，摩擦系数保持率高，使用寿命长。
在上述的用于制备打印机用给纸胶辊的橡胶材料中，所述的EPDM橡胶是超高门尼的EPDM材料。具有超高的相对分子质量，让其具有出色的机械强度和耐磨性及高回弹性能。
在上述的用于制备打印机用给纸胶辊的橡胶材料中，所述的白色补强剂为气相法二氧化硅，沉淀法二氧化硅中的至少一种。
在上述的用于制备打印机用给纸胶辊的橡胶材料中，所述的无机填充剂为碳酸钙，硅酸铝，硅酸钙中的至少一种。
所述的硫化剂为硫化剂S-80、IS-60和硫磺粉和胶体硫磺中的至少一种。
所述的用于制备打印机用给纸辊的橡胶材料的玄武岩纤维是其长径比要求10～50，管径1～5μm，特别是经过钛酸酯偶联剂处理过的玄武岩纤维。
作为优选，所述的白色补强剂为比表面积200左右的气相法二氧化硅，配合硅烷偶联剂，在高温混炼时硅烷偶联剂在无机的气相法二氧化硅和有机的橡胶材料之间形成键桥，提高了橡胶材料的耐磨性能。
在上述的用于制备打印机用给纸胶辊的橡胶材料中，按重量份计，所述的硫化促进剂包括：
在上述的用于制备打印机用给纸胶辊的橡胶材料中，按重量份计，所述的硫化活性剂包括：
间接法氧化锌 2～8份；
硬脂酸 1～2份。
作为优选，按重量份计，上述的用于制备打印机用给纸胶辊的橡胶材料包括
本发明还提供了一种打印机用给纸辊，包括塑料芯轴和设于塑料芯轴外周的橡胶层，其中，所述的橡胶层即是采用上述的用于制备打印机用给纸胶辊的橡胶材料制成的。
本发明还提供了上述的打印机用给纸胶辊的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
(1)将钛酸酯偶联剂与乙醇按照1：1配比备用，将玄武岩纤维加入到搅拌器中不停搅拌，加热到80℃喷洒配好的钛酸酯偶联剂溶液，喷洒完成，升温到100℃后不停搅拌4小时后备用。
(2)按预设的重量份，将如权利要求1-8中任意一项所述的用于制备打印机用给纸辊的橡胶材料的各组分投入密炼机中，混炼后过滤，获得混炼胶；
(3)将步骤(2)获得的混炼胶投入开炼机中热炼均匀出条，喂入成型机切成所需成型件，放入模具中，在真空压机上用160～170℃，硫化6～10min，硫化压力为12～20MPa
(4)将步骤(4)获得的橡胶体，压入塑料芯轴，将外径研磨至所需尺寸，获得所述的打印机用给纸辊。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
(1)本发明的橡胶材料采用超高门尼的EPDM橡胶材料，相对硅橡胶和昂贵的聚降冰片烯橡胶，初始摩擦系数在2.0以上，耐久4万张纸的摩擦系数保持率在80％以上。
(2)本发明的橡胶材料采用超高门尼的EPDM橡胶材料，配合钛酸酯偶联剂表面处理后玄武岩纤维，使产品的耐磨损性能提高，使用寿命由普通胶辊的20万张纸，达到了目前30万张纸以上。
附图说明
图1摩擦系数测试装置；
图2耐久试验测试装置原理图；
图3给纸辊产品图；
图4摩擦系数和给纸张数的关系；
图5给纸胶辊摩擦系数和给纸张数的关系；
图6为实施例6耐久40000万张纸前后的产品表面的磨损情况；
图7为对比例3耐久40000万张纸前后的产品表面的磨损情况。
图1-3中图标6给纸胶辊，6S进纸胶辊，6R分纸辊，1拉力器，2.纸张，3砝码，4橡胶层，5塑料芯轴，F摩擦力，μ摩擦系数，W砝码重量。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例一种橡胶材料，按重量份计，包括：
采用上述的橡胶材料制备打印机用给纸胶辊，该给纸胶辊包括塑料芯轴和设于塑料芯轴外周的橡胶层，其中，该橡胶层即是采用上述的橡胶材料制成。
本实施例一种打印机用给纸胶辊的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
(1)将钛酸酯偶联剂与乙醇按照1：1配比备用，将玄武岩纤维加入到搅拌器中不停搅拌，加热到80℃喷洒配好的钛酸酯偶联剂溶液，喷洒完成，升温到100℃后不停搅拌4小时后备用。
(2)按上述预设的重量份，将橡胶材料的各组分投入密炼机中，混炼后过滤，获得混炼胶；
(3)将步骤(2)获得的混炼胶投入开炼机中热炼均匀出条，喂入成型机切成所需成型件，放入模具中，在真空压机上用160～170℃，硫化6～10min，硫化压力为12～20Mpa。
(4)将步骤(3)获得的橡胶体，压入塑料芯轴，将外径研磨至所需尺寸，获得所述的打印机用给纸辊。
实施例2
本实施例一种橡胶材料，按重量份计，包括：
本实施例一种打印机用给纸胶辊的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
(1)将钛酸酯偶联剂与乙醇按照1：1配比备用，将玄武岩纤维加入到搅拌器中不停搅拌，加热到80℃喷洒配好的钛酸酯偶联剂溶液，喷洒完成，升温到100℃后不停搅拌4小时后备用。
(2)按上述预设的重量份，将橡胶材料的各组分投入密炼机中，混炼后过滤，获得混炼胶；
(3)将步骤(2)获得的混炼胶投入开炼机中热炼均匀出条，喂入成型机切成所需成型件，放入模具中，在真空压机上用160～170℃，硫化6～10min，硫化压力为12～20MPa；
(4)将步骤(3)获得的橡胶体，压入塑料芯轴，将外径研磨至所需尺寸，获得所述的打印机用给纸辊。
实施例3
本实施例一种橡胶材料，按重量份计，包括：
本实施例一种打印机用给纸胶辊的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
(1)将钛酸酯偶联剂与乙醇按照1：1配比备用，将玄武岩纤维加入到搅拌器中不停搅拌，加热到80℃喷洒配好的钛酸酯偶联剂溶液，喷洒完成，升温到100℃后不停搅拌4小时后备用。
(2)按上述预设的重量份，将橡胶材料的各组分投入密炼机中，混炼后过滤，获得混炼胶；
(3)将步骤(2)获得的混炼胶投入开炼机中热炼均匀出条，喂入成型机切成所需成型件，放入模具中，在真空压机上用160～170℃，硫化6～10min，硫化压力为12～20MPa；
(4)将步骤(3)获得的橡胶体，压入塑料芯轴，将外径研磨至所需尺寸，获得所述的打印机用给纸辊。
实施例4
本实施例一种橡胶材料，按重量份计，包括：
本实施例一种打印机用给纸胶辊的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
(1)将钛酸酯偶联剂与乙醇按照1：1配比备用，将玄武岩纤维加入到搅拌器中不停搅拌，加热到80℃喷洒配好的钛酸酯偶联剂溶液，喷洒完成，升温到100℃后不停搅拌4小时后备用。
(2)按上述预设的重量份，将橡胶材料的各组分投入密炼机中，混炼后过滤，获得混炼胶；
(3)将步骤(2)获得的混炼胶投入开炼机中热炼均匀出条，喂入成型机切成所需成型件，放入模具中，在真空压机上用160～170℃，硫化6～10min，硫化压力为12～20MPa；
(4)将步骤(3)获得的橡胶体，压入塑料芯轴，将外径研磨至所需尺寸，获得所述的打印机用给纸辊。
实施例5
本实施例一种橡胶材料，按重量份计，包括：
本实施例一种打印机用给纸胶辊的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
(1)将钛酸酯偶联剂与乙醇按照1：1配比备用，将玄武岩纤维加入到搅拌器中不停搅拌，加热到80℃喷洒配好的钛酸酯偶联剂溶液，喷洒完成，升温到100℃后不停搅拌4小时后备用。
(2)按上述预设的重量份，将橡胶材料的各组分投入密炼机中，混炼后过滤，获得混炼胶；
(3)将步骤(2)获得的混炼胶投入开炼机中热炼均匀出条，喂入成型机切成所需成型件，放入模具中，在真空压机上用160～170℃，硫化6～10min，硫化压力为12～20MPa；
(4)将步骤(3)获得的橡胶体，压入塑料芯轴，将外径研磨至所需尺寸，获得所述的打印机用给纸辊。
实施例6
本实施例一种橡胶材料，按重量份计，包括：
本实施例一种打印机用给纸胶辊的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
(1)将钛酸酯偶联剂与乙醇按照1：1配比备用，将玄武岩纤维加入到搅拌器中不停搅拌，加热到80℃喷洒配好的钛酸酯偶联剂溶液，喷洒完成，升温到100℃后不停搅拌4小时后备用。
(2)按上述预设的重量份，将橡胶材料的各组分投入密炼机中，混炼后过滤，获得混炼胶；
(3)将步骤(2)获得的混炼胶投入开炼机中热炼均匀出条，喂入成型机切成所需成型件，放入模具中，在真空压机上用160～170℃，硫化6～10min，硫化压力为12～20MPa；
(4)将步骤(3)获得的橡胶体，压入塑料芯轴，将外径研磨至所需尺寸，获得所述的打印机用给纸辊。
对比例1
采用上述的橡胶材料制备打印机用给纸胶辊，制备方法与实施例6相同。
对比例2
采用上述的橡胶材料制备打印机用给纸胶辊，制备方法与实施例6相同。
对比例3
采用上述的橡胶材料制备打印机用给纸胶辊，制备方法与实施例6相同。
对比例4
采用上述的橡胶材料制备打印机用给纸胶辊，制备方法与实施例6相同。
取实施例1-6和对比例1-4制备的打印机用给纸胶辊，对给纸胶辊橡胶层的各项性能进行测试，具体测试方法如下：
摩擦系数μ的测定，采用图1所示方法测定。在23℃，湿度50％的环境下进行摩擦系数的测定。给纸胶辊，测定用纸在该环境下放置24小时以上开始测试，安装图1所示，测试砝码重量W为50g，给纸胶辊的转速为10rpm，通过以下公式求出摩擦系数μ：
μ＝2/Πln(F/W)
表1初始摩擦系数结果
| 给纸胶辊 | 初始摩擦系数μ |
| 实施例1 | 2.30 |
| 实施例2 | 2.27 |
| 实施例3 | 2.38 |
| 实施例4 | 2.40 |
| 实施例5 | 2.21 |
| 实施例6 | 2.35 |
| 对比例1 | 1.98 |
| 对比例2 | 1.85 |
| 对比例3 | 2.20 |
| 对比例4 | 1.93 |
从表1可以看出，实施例的初始摩擦系数都在2.0以上，可以很好的满足给纸辊的给纸要求，而对比例的摩擦系数相对实施例稍低。
耐久试验采用图2所示方法进行装机测试，测试温度为23℃，湿度50％，给纸胶辊，测定纸张，测试夹具在该环境下放置24小时以上开始测试，给纸过程中的摩擦系数通过上述测试摩擦系数的方法进行测试，给纸胶辊的磨损量通过给纸过程中给纸辊的重量减去初始给纸辊的重量求得。
从图4摩擦系数和给纸张数的关系来看，耐久试验4000万张纸来看，实施例6的摩擦系数保持率在80％以上，对比例的摩擦系数保持率在60％以上。
从图5给纸张数和磨损量的关系可以看出，对比例3在耐久试验40000万张纸后的磨损量是实施例6的2倍，实施例6的磨损量明显比对比例3好。
从图6和图7对比例3和实施例6，耐久40000万张纸前后的产品表面的磨损图片可以看出，对比例3的表面磨损较严重，已经没有制造时的研磨花纹，产生了较粗的卷曲磨损花纹。而实施例6的制造时的研磨花纹还在，只是在前端产生了较细的磨损花纹。
表2使用寿命
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然能够对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (3)
1.一种用于制备打印机用给纸辊的橡胶材料，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：
所述EPDM橡胶是Keltan R13561C或Keltan R10675C；
使用所述橡胶材料制备打印机用给纸辊的方法，包括以下步骤：
S1、将钛酸酯偶联剂与乙醇按照1：1配比备用，将玄武岩纤维加入到搅拌器中不停搅拌，加热到80℃喷洒配好的钛酸酯偶联剂溶液，喷洒完成，升温到100℃后不停搅拌4小时后备用；
S2、按重量份，将各原料组分投入密炼机中，混炼后过滤，获得混炼胶；
S3、将S2获得的混炼胶投入开炼机中热炼均匀出条，喂入成型机切成所需成型件，放入模具中，在真空压机上用160～170℃，硫化6～10min，硫化压力为12～20MPa；
S4、将S3获得的橡胶体压入塑料芯轴，将外径研磨至所需尺寸，获得所述的打印机用给纸辊；
所述的白色补强剂为气相二氧化硅，沉淀法二氧化硅中的至少一种；其中，比表面积在175～220之间；
所述的无机填充剂为碳酸钙、硅酸铝或硅酸钙中的至少一种；
所述硫化剂为S-80、IS-60和硫磺粉或胶体硫磺中的至少一种；
按重量份计，所述的硫化促进剂包括：
按重量份计，所述的硫化活性剂包括：
。
2.如权利要求1所述的用于制备打印机用给纸辊的橡胶材料，所述玄武岩纤维是其长径比要求10～50，管径1～5μm；经过钛酸酯偶联剂处理过的玄武岩纤维。
3.一种打印机用给纸辊，包括塑料芯轴和设于塑料芯轴外周的橡胶层，其特征在于，所述的橡胶层采用如权利要求1-2中任意一项所述的用于制备打印机用给纸辊的橡胶材料制成。
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