JP2004323701A

JP2004323701A - ロール用ゴムスポンジチューブおよびそれを用いたゴムスポンジロール

Info

Publication number: JP2004323701A
Application number: JP2003121117A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Hasegawa; 智至長谷川; Takashi Imazu; 隆司今津
Original assignee: Kuraray Plastics Co Ltd
Current assignee: Kuraray Plastics Co Ltd
Priority date: 2003-04-25
Filing date: 2003-04-25
Publication date: 2004-11-18

Abstract

【課題】内径の収縮率および外径の収縮率の差の少ない、高度な寸法安定性を有するゴムスポンジチューブを提供し、またこれを使用して研磨工程を省くことができ、かつ柔軟で、圧縮永久歪も小さいゴムスポンジロールを提供すること。
【解決手段】無油展でムーニー粘度（ＭＬ１＋４、１００℃）が５〜４０、エチレン含量が５０〜６５重量％、分子量分布が４．５以上であるエチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴムを主成分とし、発泡倍率が２．５〜７倍、吸水率が［１８Ｘ＋６０］％以上のロール用ゴムスポンジチューブ。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロール用ゴムスポンジチューブおよびそれを用いたゴムスポンジロール、とくに非研磨ゴムスポンジロールに関し、該ロールは、印刷機、複写機、ファックス、プリンターに用いられる給紙、排紙用途の紙送りロール、さらには、電子写真方式の複写機、ファックス、プリンターの帯電ロール、現像ロール、トナー供給ロール、転写ロール、クリーニングロール等の感光体回りに用いられるロール等の様々なゴムスポンジロール用途に適する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、たとえば印刷機、複写機、ファックス、プリンターに用いられる給紙、排紙用途の紙送りロール、または、電子写真方式の複写機、ファックス、プリンターの帯電ロール、現像ロール、トナー供給ロール、転写ロール、クリーニングロール等の感光体回りに用いられる各種ロールは、芯軸体の周囲にゴムスポンジ層を形成した後、所定の外径となるように外面を研摩して得ている。
これら各種ロールへの低コスト化の要望はますます高まっている中、研摩工程をしなくても所定の外径となるような高度な寸法安定性を有するゴムスポンジ層からなるロールが要求されている。
また、内外面にスキン層を有し、吸水率１５〜１００％のチューブを芯軸体に被せたロールを筒状金型による加硫発泡方法により、導電性ロールを得ることも知られている（特許文献１）。しかしながら、この方法で得られたチューブは局所的に寸法ムラが生じる可能性がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１５９８３４号公報（特許請求の範囲）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、これらの従来技術の欠点を解明したものであり、高度な寸法安定性を有し、かつ研磨工程を省くことができ、柔軟で、圧縮永久歪が小さいゴムスポンジチューブおよびロールを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、無油展でムーニー粘度（ＭＬ１＋４、１００℃）が５〜４０、エチレン含量が５０〜６５重量％、分子量分布が４．５以上であるエチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）を主成分とし、発泡倍率（Ｘ）が２．５〜７倍、吸水率が［１８Ｘ＋６０］％以上のロール用ゴムスポンジチューブを提供することによって達成される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明において使用するＥＰＤＭのムーニー粘度（ＭＬ１＋４、１００℃）は、５〜４０であることが重要であり、５未満ではゴム組成物の粘度が低くなりすぎて加工性が悪く、寸法安定性に優れ、硬度ムラの少ない、しかも圧縮永久歪みの少ないゴムスポンジチューブが得られない。また４０を超えると目的とする吸水率を有するゴムスポンジチューブが得られない。ムーニー粘度の好適な範囲は１５〜３５である。なお、ムーニー粘度は、ＪＩＳＫ６３９５に基づいて測定される値である。
【０００７】
ＥＰＤＭのエチレン含量は５０〜６５重量％であることが重要であり、エチレン含量が５０重量％未満であると、グリーン強度が低いために、加工性が非常に悪くなる。エチレン含量を高くすればグリーン強度は上がるが、６５重量％を超えるとポリマー中の結晶化度が高まり、圧縮永久歪が悪くなる。好適なエチレン含量は５０〜６０重量％である。
【０００８】
ＥＰＤＭの分子量分布は４．５以上であることが重要であり、４．５未満になると著しく加工性が悪くなり、また硬度ムラも発生しやすくなる。好適な分子量分布は４．５〜６．５である。なお、分子量分布は高温ゲル浸透クロマトグラフにより測定される値である。
【０００９】
ＥＰＤＭを構成するジエン成分としては、ジシクロペンタジエン、エチリデンノルボルネン、１，４−ヘキサジエンなどがあげられるが、発泡成形にはエチリデンノルボルネンが好ましい。
このようなＥＰＤＭを例示すると、三井化学社製ＥＰＴ＃４０２１があげられる。
【００１０】
本発明のスポンジチューブを製造する際に配合される発泡剤としては、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、４，４’−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）等の有機発泡剤と尿素（ＣＮ_４Ｎ_２Ｏ）等の発泡助剤、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ_３）等の無機発泡剤、またはこれらの２種以上の組み合わせが使用可能であり、とくにＡＤＣＡとＯＢＳＨの組み合わせが好適である。発泡剤の配合量としてはＥＰＤＭ１００重量部に対して計１．５〜１５重量部であることが、本発明の目的とするチューブを上で好適である。
【００１１】
上記のようなゴム組成物を使用して得たゴムスポンジチューブの発泡倍率（Ｘ）は、本発明の目的とするゴムスポンジロールを得るためには２．５〜７倍であることが重要で、とくに２．８〜７倍が好適である。
この発泡倍率は、ＪＩＳＫ７１１２に基いて発泡前のゴム比重、発泡体のゴム比重を求め、発泡倍率＝発泡前のゴム比重／発泡体のゴム比重の式により算出される値である。
【００１２】
また、本発明のスポンジチューブの吸水率は、［１８Ｘ＋６０］％以上であることが、高度な寸法安定性を付与し、圧縮永久歪を小さくし、かつ研磨工程を省くことを可能とすることから重要である。好適な吸水率は［２０Ｘ＋６０］％以上である。吸水率の上限は特に制限はないが、［１８Ｘ＋３００］％以下が好適であり、さらに好適には、［１８Ｘ＋２５０］％以下である。
この吸水率は、試料を水道水中に完全に沈めた状態で５３５ｍｍＨｇ減圧下で３分間放置した後に、吸水率（％）＝（吸水重量／試料重量）×１００にて求めた値である。
【００１３】
本発明において、導電剤を配合して、導電性スポンジチューブとすることは、好適な態様である。導電剤を使用する場合の導電剤の配合量は、ゴムポリマー１００重量部に対して５〜１００重量部が好適であり、更に好適には３０〜８０重量部である。ここで、導電剤としてはカーボンブラック、グラファイト、導電性亜鉛華などがあげられる。
また、上記発泡剤および導電剤の他に、ゴム配合薬品として、オイル、充填剤、加硫剤、加硫促進剤、その他の機能薬剤を加えることもできる。
このような組成物を、一般的な混練方法、たとえば密閉式混練機（バンバリー、インターミックス、ニーダー）、オープンロール等の装置を用いて混練することにより、ＥＰＤＭ系組成物を得ることができる。
【００１４】
このようなゴム組成物を使用して、本発明の上記要件を満足するゴムスポンジチューブを製造する方法としては、連続加硫方式が最適である。連続加硫方式とは、押出機でゴム組成物を連続的に押出し、大気圧下で熱風（ＨＡＶ）、高周波加熱（ＵＨＦ）、遠赤外線ヒータ等によりゴム組成物を加熱し、発泡と加硫を同時に行う方式である。
連続加硫方式としては、上記ゴム組成物を押出し機に投入しチューブ状に連続的に押出し、押出し直後のチューブを、好適には５秒以内、更に好適には３秒以内に加熱炉内へ導入し、加熱炉内では熱風（ＨＡＶ）および高周波加熱（ＵＨＦ）を併用し、また熱風（ＨＡＶ）を１３０℃〜２５０℃、好適には１５０℃〜２３０℃に設定しながら、高周波加熱（ＵＨＦ）出力を１ｋＷ〜１０ｋＷ、好適には３ｋＷ〜７．０ｋＷに設定する方法が挙げられる。ＨＡＶおよびＵＨＦを併用することにより、少ない発泡剤の使用量で吸水率の高い、しかも発砲倍率ムラの少ない、またスキン層の厚みムラの少ない、硬度ムラの少ない、しかも成形後の収縮の少ないゴムスポンジを得ることができる。さらに、加熱炉が数ゾーンに分割されている場合には、ＨＡＶとＵＨＦを併用した加熱ゾーンを最初に設置し、その後に続く加熱ゾーンを、熱風のみによる加熱（ＨＡＶ）にすれば、加硫の初期段階で積極的に発泡させて、発泡セルを連通させた後にさらに加硫を進めることができるため、非常に効率的に吸水率の高いゴムスポンジを得ることができる。また、加熱炉を通過する時間は、好適には１〜１０分、更に好適には１．５〜７分である。このように押出し直後のチューブをＨＡＶとＵＨＦの併用により、目的とする発泡倍率、および吸水率を有する本発明のゴムスポンジチューブを連続的に容易に得る事が出来る。よって、筒状金型による加硫発泡方式と異なり、スキン層、発泡倍率の長手方向のばらつきがほとんどない、すなわち非研磨で使用しても長手方向の硬度ムラがほとんどないゴムスポンジチューブを得ることができる。また、このゴムスポンジチューブのエージングとして７０〜１８０℃の温度で１時間〜７日間の熱処理をする事も可能である。
【００１５】
次に、本発明のさらに好適な態様は、ゴムスポンジチューブの外層に非発泡の樹脂層またはゴム層を付与したロール用スポンジチューブである。
従来、ゴムスポンジロールの外層に非発泡の樹脂層またはゴム層を付与したゴムロールの作成方法としては、▲１▼ゴムスポンジチューブに芯軸体を挿入し、スポンジチューブの外径を研磨した後、何層かのコーティングを行う方法、▲２▼ゴムスポンジチューブに芯軸体を挿入し、スポンジチューブの外径を研磨した後、ゴムスポンジチューブを芯軸体から抜き出し、研磨済みのゴムスポンジチューブの上に樹脂チューブまたはゴムチューブを被せた後、再び芯軸体を挿入する方法、があるが、本発明の外層に樹脂層またはゴム層を付与したスポンジチューブを得る場合には、上記の従来▲１▼、▲２▼の方法において研磨の工程を省略することができる。すなわち、上記ゴムスポンジチューブに芯軸体を挿入し、その上に何層かのコーティングを行う方法あるいはゴムスポンジチューブの外側に、樹脂チューブまたはゴムチューブを被せ、その複層チューブに芯軸体を挿入する方法により得ることができる。
【００１６】
非発泡の樹脂またはゴムとしては、各種熱可塑性樹脂（ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体などのポリオレフイン系樹脂、ポリウレタンなど）、各種熱可塑性エラストマー（スチレン系エラストマー、オレフイン系エラストマーなど）、各種ゴム（ＥＰＤＭ、ニトリルゴム、ジエン系ゴムなど）が使用できる。これらの非発泡の樹脂またはゴム層を設けることにより、ゴムスポンジ単体に比べ、平滑性が優れ、さらに１０^５〜１０^９Ωといった抵抗領域においてロール１本内の局所領域での抵抗値の均一性が優れている。
【００１７】
上記したＥＰＤＭ単層からなるゴムスポンジチューブ、またはこれに非発泡の樹脂またはゴム層を設けた複層からなるゴムスポンジチューブに芯軸体を挿入することにより、ゴムスポンジロールが得られる。
ＥＰＤＭ単層からなるゴムスポンジチューブを使用したロールは、導電材料を使用し半導電性機能を付与することにより、転写ロール用途等に好適に使用され、また、複層からなるチューブを使用したロールは、平滑性が優れ、半導電性領域においてロール１本の局所領域での抵抗値の均一性が優れているため、帯電ロール、現像ロール用途等の用途に好適に使用される。
【００１８】
芯軸体は、金属製、樹脂製のいずれでもかまわない。また、接着剤を芯軸体に塗布する事も可能である。
本発明のゴムスポンジチューブを使用することにより、研磨をしなくても、所望の外径を有するゴムスポンジロールを得る事が出来るが、本発明においては外面を研磨することを排除するものではない。
【００１９】
【実施例】
次に、実施例と比較例を挙げて本発明のゴムスポンジチューブおよびそれを用いたゴムスポンジロールを説明する。
実施例１、２
表１に実施例１、２で使用したゴム組成物の配合内容を示した。ゴム材料は三井化学社製のＥＰＴ＃４０２１を使用した。これは、ムーニー粘度（ＭＬ１＋４、１００℃）が２４で、エチレン含量は５３重量％、分子量分布は５．０のＥＰＤＭである。カーボンブラックは東海カーボン社製のトーカブラック＃５５００を使用した。発泡剤は、ＡＤＣＡとして永和化成工業社製のビニホールＡＣ＃３と、ＯＢＳＨとして永和化成工業社製のネオセルボンＮ＃１０００Ｓを組み合わせて、実施例１ではそれぞれＥＰＤＭ１００重量部に対して５重量部づつ合計１０重量部、実施例２ではそれぞれＥＰＤＭ１００重量部に対して６重量部づつ合計１２重量部配合した。加硫促進剤は大内新興化学社製の２−メルカプトベンゾチアゾール、ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛、ジブチルジチオカルバミン酸亜鉛を使用した。
【００２０】
【表１】

【００２１】
（ゴム組成物の作製）
表１に示した実施例１、２の配合薬品中、ＥＰＤＭ、トーカブラック＃５５００（カーボンブラック）、酸化亜鉛、ステアリン酸を密閉式混練機のニーダーに投入して８分間混練、ニーダーから取り出した後、オープンロールにてシート状に連続的に成形しながら冷却し、Ａ練り生地を作製した。次いで再度、密閉式混練機のニーダーにＡ練り生地を投入、これに残りの配合薬品である発泡剤、硫黄、加硫促進剤を添加し５分間混練、密閉式混練機のニーダーから取り出した後、オープンロールにてリボン状に連続的に成形しながら冷却し、リボン状のＢ練り生地を作製した。
（ゴムスポンジチューブの作製）
次いで、上記のリボン状Ｂ練り生地を押出し機に投入しチューブ形状で連続的に押出した２秒後に２００℃の熱風（ＨＡＶ）と４ｋＷの高周波加熱（ＵＨＦ）を併用した加熱炉に３分間導入し、成形直後の内径、外径をテーパーゲージ、ノギスを用いて測定し、目標とする寸法に調整することにより、内径φ５ｍｍ×外径φ１１．５ｍｍのゴムスポンジチューブ体を連続成形した。これを長さ３４０ｍｍにカットし、寸法安定化等の目的でオーブンにて１２０℃、５時間の２次加硫を行ない、２５℃に冷却して、実施例１、２のゴムスポンジチューブを作製した。
（ゴムスポンジチューブの評価）
実施例１、２のゴムスポンジチューブの内径、外径をテーパーゲージ、ノギスを用いて測定した。
寸法変化は、次の式により算出した。
ゴムスポンジ内径収縮率＝（２次加硫、２５℃冷却を経た後の内径／成形直後の内径）×１００（％）
ゴムスポンジ外径収縮率＝（２次加硫、２５℃冷却を経た後の外径／成形直後の外径）×１００（％）
実施例１、２において、ゴムスポンジチューブを５回成形し、内径収縮率、外径収縮率を測定し、これらのばらつき（５回作成した中の最大値と最小値との差）を評価した。内径収縮率の差、外径収縮率の差はいずれも、０．８％以下でばらつきも少なかった。
【００２２】
（ゴムスポンジロールの作製）
次いで、金属製のφ６ｍｍ×長さ３１０ｍｍの芯軸体を上記ゴムスポンジチューブにエアーを用いて挿入、ゴムスポンジ部分の面長が３０５ｍｍとなるようにゴムスポンジチューブ両端をカットして、ゴムスポンジ層部のサイズがφ６ｍｍ（芯軸体径）×φ１２ｍｍ×長さ３０５ｍｍのゴムスポンジロールを作製した。
（ゴムスポンジロールの評価）
実施例１、２において、５回作成したゴムスポンジチューブについて、それぞれロールを作成し、ロールの外径を測定した。ロールの外径のばらつき（５回作成した中の外径の最大値と最小値との差）は、実施例１，２共に０．１３ｍｍの範囲であった。また、圧縮永久歪（ＪＩＳＫ６２６２により測定）をロールのままで７０℃、５０％圧縮（ゴムスポンジ層厚みに対して）、２２時間の条件で測定したところ、それぞれ、１１、１２％であった。この値は、ＯＡ機器のゴムスポンジロールとして、研磨工程なしで使用可能な領域である。
【００２３】
比較例１〜５
表１に比較例で使用したゴム組成物の配合内容を示した。ＥＰＤＭとして、比較例１では三井化学社製のＥＰＴ＃４０１０を、比較例２では三井化学社製のＥＰＴ＃４０４５を、比較例３では三井化学社製のＥＰＴ＃４０７０を、それぞれ使用し、それ以外は実施例１と同様にして組成物を作り、スポンジチューブを得た。
比較例４では、実施例１において発泡剤として、発泡剤（ビニホールＡＣ＃３とネオセルボンＮ＃１０００Ｓ）の代わりに、三協化成社製のセルマイクＡ（ジニトロソペンタメチレンテトラミン）（発泡剤）と三協化成社製のセルトンＮＰ（尿素系発泡助剤）をそれぞれ４重量部を使用し、それ以外は実施例１と同様にして組成物を作り、チューブを得た。
比較例５では、実施例と同じ三井化学社製のＥＰＴ＃４０２１を使用し、発泡剤はＡＣ＃３とネオセルボンＮ＃１０００Ｓを組み合わせ、それぞれＥＰＤＭ１００重量部に対して１０重量部づつ配合した。他の配合は実施例１と同様にした。
次いで、実施例１と同様にして、ゴム組成物を作り、チューブを得た。
【００２４】
（ゴムスポンジチューブの評価）
比較例１〜比較例５において、ゴムスポンジチューブをそれぞれ５回作成して、実施例１、２と同様な評価を行なった。内径、外径収縮率の差は、比較例１、５は実施例１と同程度の値でばらつきも問題にならなかった。比較例２、３、４は収縮のばらつきが大きかった。
【００２５】
（ゴムスポンジロールの評価）
比較例１〜５において、各々５回作成したゴムスポンジチューブについて、それぞれロールを作成し、ロールの外径を測定した。比較例１、５のロールの外径のばらつきはそれぞれ０．０７ｍｍ、０．１７ｍｍと比較的小さいかった。しかし、比較例２、３、４のロール外径のばらつきは、それぞれ、０．６６ｍｍ、０．６１ｍｍ、０．５３ｍｍであり、ＯＡ機器のゴムスポンジロールとして使用するには、研磨工程が必要な大きさであった。
また、比較例１〜５のロールの圧縮永久歪を７０℃、５０％圧縮、２２時間の条件で測定したところ、それぞれ６３，３８，５２，３３，２５％であり、印刷機、複写機、ファックス、プリンターに用いられるロールとして、好ましく使用できる範囲ではなかった。
【００２６】
【発明の効果】
内径の収縮率および外径の収縮率の差の少ない、高度な寸法安定性を有するゴムスポンジチューブが得られ、またこれを使用したゴムスポンジロールは研磨工程を省くことができ、かつ柔軟で、圧縮永久歪も小さい。

Claims

無油展でムーニー粘度（ＭＬ１＋４、１００℃）が５〜４０、エチレン含量が５０〜６５重量％、分子量分布が４．５以上であるエチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴムを主成分とし、発泡倍率（Ｘ）が２．５〜７倍、吸水率が［１８Ｘ＋６０］％以上のロール用ゴムスポンジチューブ。
発泡倍率（Ｘ）が、２．８〜７倍である請求項１のロール用ゴムスポンジチューブ。
導電剤を含有する請求項１〜２のいずれかに記載のロール用ゴムスポンジチューブ。
請求項１〜３のいずれかに記載のゴムスポンジチューブの外層に非発泡の樹脂層および／またはゴム層を付与したロール用ゴムスポンジチューブ。
請求項１〜４のいずれかに記載のゴムスポンジチューブ内に芯軸体を有するゴムスポンジロール。
請求項１〜４のいずれかに記載のゴムスポンジチューブ内に芯軸体を有する非研磨ゴムスポンジロール。
無油展でムーニー粘度（ＭＬ１＋４、１００℃）が５〜４０、エチレン含量が５０〜６５重量％、分子量分布が４．５以上であるエチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴムを主成分とし発泡剤を含有するゴム組成物を用いて、連続加硫方式により成形し、発泡倍率（Ｘ）が２．５〜７倍、吸水率が［１８Ｘ＋６０］％以上のゴムスポンジチューブを製造する方法。