JP2005329639A - ゴム押出し機、クロスヘッドダイ用芯金ガイドおよびゴムロール成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 クロスヘッド押出し機によって、芯金にゴムコンパウンドを被覆するロール成形方法において、クロスヘッドダイに内装する円筒ガイドに沿って芯金を連続的に通す際、ゴム接着用プライマーが芯金ガイド内壁で削られることなくスムーズにゴム被覆エリアへ通り、芯金とゴムとが安定的に密着させることを可能とするゴム押出し機を提供する。
【解決手段】 クロスヘッドダイの内部に樹脂部材を装填することにより、該クロスヘッドダイに挿入され通過させられる該導電性芯金が、該クロスヘッドダイを円滑に通過し、かつ、該導電性芯金に塗布されたプライマーが剥離しないことを特徴とするゴムロールを形成する方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複写機やプリンター等に組み込まれる給紙ローラー、帯電ローラー、転写ローラー、現像ローラー、トナー供給ロール、クリーニングローラー等のゴム押出し機、クロスヘッドダイ押出し機用芯金ガイド、およびゴムロールの成形方法に関する。

一般的なゴムロールの製造方法において、連続的に芯金を投入しながらゴムコンパウンドを被覆していく成形では、図１に示すような押出し機ヘッド（２）内で円柱状にゴムを押出すその中心部分にガイド（１）によって位置を決定された芯金（５）が芯金送りロール（３）により連続的且つ断続的に送り込まれてくることで、芯金外周に一体的に被覆され、引取り切断機により後工程の加硫成形へと運ばれるという製造ラインが用いられる。また、この芯金外周上にはゴムコンパウンドとの接着のために必要な部位に樹脂を主成分とするプライマーがあらかじめ塗布されており、その多くはゴムコンパウンド架橋の際の熱処理によって同時に接着効果を発揮するものである。

従来、この芯金をヘッド内で送り続けるガイドは押出し機やヘッド同様金属性のもので作られており、芯金径に対し０．１〜０．１５mmのクリアランスを持った円筒形状となっている。特許文献１には芯金ガイドと芯金のクリアランス部を芯金投入側から吸引し、ゴムと芯金の密着性向上を狙っているが、図２に見られるように芯金が断続的に押されてくる押し圧とゴムを押し退ける圧力とにより芯金が撓み、円筒形ガイド内面に擦られたりガイドのつなぎ目等による段差によって、部分的もしくはスジ状にプライマーが削り取られてしまう現象が多発していた。特にヘッド内のゴム圧力が５MPaを超えると芯金の撓みが顕著となり不具合の発生頻度が高くなる。

プライマーが部分的に削り取られることにより、成形後のロールにおいて芯金とゴムとの剥れ、部分的な浮きによる寸法精度、強度、電気的特性等の不具合はもとより、削られたプライマーがガイド内で蓄積し、凝塊化することで芯金詰りを引き起こす主原因となる場合があった。
特開２００１−３１０３６２号公報

従って本発明は、芯金上のプライマーが削り取られてしまう事が無く、クロスヘッド押出し機によって、芯金にゴムコンパウンドを被覆し、ゴムロールを成形方法において、解決策を見出すものであり、クロスヘッドダイに内装する円筒ガイドに沿って芯金を連続的に通す際、芯金とゴムコンパウンドを接着させる樹脂を主成分とするプライマーが芯金ガイド内面で削られることなくスムーズにゴム被覆エリアへ通り、芯金とゴムとが安定的に密着させることを実現するゴム押出し機、クロスヘッドダイ押出し機用芯金ガイド、およびゴムロールの成形方法を提供することを目的とする。

本発明の目的は、以下により達成される。

導電性の芯金をクロスヘッドダイに通過させて、該導電性芯金の外周上にゴム材料を配置せしめゴムロールを形成するゴム押出し機において、該クロスヘッドダイに内装される円筒形芯金ガイドが樹脂を使用したものであることを特徴とするゴム押出し機である。

導電性の芯金をクロスヘッドダイに通過させて、該導電性芯金の外周上にゴム材料を配置せしめゴムロールを形成する方法において、該クロスヘッドダイの内部に該導電性芯金の硬度以下の部材を装填することにより、該クロスヘッドダイに挿入され通過させられる該導電性芯金が、該クロスヘッドダイを円滑に通過し、かつ、該導電性芯金に塗布したプライマーが剥離しないことを特徴とするゴムロールを形成する方法により達成される。

この際、該部材のＪＩＳＫ７２０２で測定した硬度（以下同様）は、ロックウェル硬度Ｍ５０〜１００、もしくはＲ１００〜１１５であることを特徴とするものである。

また、本発明の目的は
導電性の芯金をクロスヘッドダイに通過させて、該導電性芯金の外周上にゴム材料を配置せしめゴムロールを形成するゴム押出し機において、該クロスヘッドダイに内装される円筒形芯金ガイドが、ロックウェル硬度Ｍ５０〜１００、もしくはＲ１００〜１１５の樹脂を使用したものであることを特徴とするゴム押出し機により達成される。

この際、該樹脂は、ポリアセタール、もしくはポリアミドからなり、その際のクロスヘッドダイの調整温度は１５℃以上９０℃以下である。

また、本発明の目的は
導電性の芯金をクロスヘッドダイに通過させて、該導電性芯金の外周上にゴム材料を配置せしめゴムロールを形成するゴム押出し機に使用するクロスヘッドダイ用芯金ガイドにおいて、該芯金ガイドが、ロックウェル硬度Ｍ５０〜１００、もしくはＲ１００〜１１５の樹脂を使用したものであることを特徴とするクロスヘッドダイ用芯金ガイドにより達成される。

通常、芯金上に使用されるプライマー中のバインダーはクロスヘッドダイ用芯金ガイドに使用する上記樹脂よりも硬いので、プライマーが芯金ガイドで削れない。そのためプライマーの機能を保持でき、本発明の目的を達成することができる。

この際、該樹脂が、好ましくはポリアセタール、もしくはポリアミドからなり、且つクロスヘッドダイの調整温度は１５℃以上９０℃以下であることを特徴とするクロスヘッドダイ用芯金ガイドである。ポリアセタール、もしくはポリアミドは本発明で規定した硬度を持つ上に、加工性が良好で、耐久性が良好で特に好ましい。

上記結果のように、クロスヘッドダイ押出し機用芯金ガイドを構成する材質に一定硬度の特性をもつ樹脂を使用することで、芯金外周上に塗布された樹脂を主成分とするゴム接着用プライマーが円筒形芯金ガイド内壁で削られることなくスムーズにゴム被覆エリアへ通り、芯金とゴムとが安定的に密着させることが可能となり、擦れによるプライマーの剥れ、及び研削による外径寸法精度の向上に劇的な効果をもたらす。

以下、本発明につき詳しく説明する。
本発明のロール製造方法では、ゴムコンパウンドと芯金を連続的に被覆可能なクロスヘッドタイプの押出し機を使用し、ゴム部分と接着をするために部分的に樹脂を主成分としたプライマーを塗布した芯金を、断続的に芯金を供給する芯金送り装置を用い芯金ガイドに供給する。

プライマーは、樹脂、導電剤及び溶剤等から構成された市販品を用いることができ、例えばケムロックシリーズ（商品名：ロードファーイースト社製）、メタロックシリーズ（商品名：東洋化学研究所製）、３３００シリーズ（商品名：スリーボンド社製）が用いられる。

該押出し機ヘッド内に設置される芯金送りガイドを構成する材質にはロックウェル硬度Ｍ５０〜１００、もしくはＲ１００〜１１５の主に熱可塑性プラスチックである樹脂を使用する。熱可塑性プラスチックは例えばポリスチレン樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリプロピレンのガラス繊維充填樹脂、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリアミド（例えばナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１−１２、ナイロン４６）ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどが挙げられ、好ましくはポリアミド、ポリアセタールが良い。ポリアミド、ポリアセタールにおいては材質の耐熱温度によりクロスヘッドダイの温度は９０℃以下に調整される。

芯金送りガイドを構成する材質にはロックウェル硬度Ｍは、５０〜１００、好ましくはＭ８０〜９０、もしくはＲ１００〜１１５、好ましくはＲ１０５〜１１０の主に熱可塑性プラスチックである樹脂を使用する。

使用する樹脂のロックウェル硬度がＭ５０以上、またはＲ１００以上であれば、円筒形状の芯金ガイドに容易に加工でき、また搬送される芯金によってガイドが変形することがない。またロックウェル硬度Ｍが１００以下またはＲが１１５以下であれば、芯金外周面に塗布されたプライマーが削られないのでプライマーの効果を発揮することはできる。

しかし、本発明の円筒形状の芯金ガイドとするのに必要な硬度の物質、例えば、各種金属、合金、高高度な樹脂で芯金ガイド主要部を形成し、少なくともガイドの内面が、本発明の硬度範囲となる樹脂被膜とすることにより、所望の内面特性と加工精度の両立が可能になる。このような構成も本願の発明の範囲に包含する。

上記材質にて構成された芯金送りガイドを内装することで、芯金送り装置から連続的且つ断続的に送られてくる芯金をガイドし、ゴムと密着する被覆エリアへ芯金を送る。この際、芯金はゴム粘度による圧力と断続的に供給される後続芯金とによって長手方向の圧力が加わり撓みが発生し、芯金ガイド内面に擦られるように搬送されるが、該ガイドによっては樹脂製のガイド内面が擦れを緩和するように作用し、塗布されたプライマーは削られることなくガイドを通過する。

この様にして得られた芯金ゴム被覆物は、熱処理により、界面接着、架橋、発泡等がなされるが芯金とゴムとが全面的に密着した安定品質のロールとして成形される。

本発明で用いる芯金ゴム被覆物はローラ用に用いられる通常のゴムが原料として用いられ、例えばブタジエンゴム、クロロプレンゴム、イソプレンゴム、ニトリルゴム、天然ゴム、スチレン／ブタジエン共重合体ゴム、エチレン／プロピレン共重合体ゴム、エチレン／プロピレン／ジエン共重合体ゴム等のポリマーに充填剤、可塑剤、加工助剤等の各種配合剤の配合物が使用される。

本発明では、上記原料を用いて芯金ゴム被覆物を公知の方法で芯金に被覆される。この際、必要により発泡させて弾性ローラとすることも公知技術で行なうことができる。
以下に本発明の実施例を説明する。

軸体となる金属芯金は鉄材を押し出し成形により直径約６mmの棒材に押出し、長さ２５８ｍｍに切断後、これに化学メッキを厚さ約３μm施したものを用意した。

該芯金にスチレン樹脂を主成分とするホットメルトタイプの導電性プライマーを端部から１４ｍｍを除き一様に厚さ約１０μｍ塗布した。

この様に用意した芯金は、U字溝を掘った硬質ウレタンゴム製ローラーに挟まれ連続的且つ断続的に押出し機ヘッドに設置される芯金ガイドへ２．０ｍ／ｍｉｎの速さで供給される。
押出し機はφ６０ｍｍスクリューを持つ一軸ベント式押出し機にクロスヘッドタイプの芯金、ゴム被覆機能を備え、ゴム突出部のダイス径はφ９．５ｍｍとし、ヘッド全体は約４０℃に温度調整がなされる。

芯金ガイドはロックウェル硬度M９０前後のポリアセタール材からなる、内径φ６.１５mm、長さ３８mmのものを用意し、ヘッド中心に位置するよう設置した。

押出し機によりエチレンプロピレンゴムを主成分とし、ＯＢＳＨ系発泡剤を含有する発泡性ゴムコンパウンドを毎分約２００ｇの突出量で押出し、合わせて芯金を２．０ｍ／ｍｉｎで断続的に供給した。このときのヘッド内のゴム圧力は約１９MPaとなる。

芯金とゴムコンパウンドはヘッド内で密着し、ダイスを通過することによって芯金外周上にロール状に被覆される。その後熱風炉で２００℃で発泡加硫反応がなされる。

実施例２
軸体となる金属芯金は鉄材を押し出し成形により直径約６ｍｍの棒材に押出し、長さ２５８ｍｍに切断後、これに化学メッキを厚さ約３μｍ施したものを用意した。

該芯金にポリオレフィン樹脂を主成分とする加硫接着タイプの導電性プライマーを端部から１４ｍｍ除き一様に厚さ約１０μｍ塗布した。

この様に用意した芯金は、U字溝を掘った硬質ウレタンゴム製ローラーに挟まれ連続的且つ断続的に押出し機ヘッドに設置される芯金ガイドへ２．０ｍ／ｍｉｎの速さで供給される。

押出し機はφ６０ｍｍスクリューを持つ一軸ベント式押出し機にクロスヘッドタイプの芯金、ゴム被覆機能を備え、ゴム突出部のダイス径はφ９．５ｍｍとし、ヘッド全体は約８０℃に温度調整がなされる。

芯金ガイドはロックウェル硬度Ｒ１１０前後のポリアミドナイロン６材からなる、内径φ６.１５mm、長さ３８mmのものを用意し、ヘッド中心に位置するよう設置した。

押出し機によりニトリルゴムを主成分とし、充填剤、可塑剤及び加硫促進剤を混練したゴムコンパウンドを毎分約２００gの突出量で押出し、合わせて芯金を２．０ｍ／ｍｉｎで断続的に供給した。このときのヘッド内のゴム圧力は約２１MPaとなる。
芯金とゴムコンパウンドはヘッド内で密着し、ダイスを通過することによって芯金外周上にロール状に被覆される。その後熱風炉にて加硫反応がなされる。

比較例１
軸体となる金属芯金は鉄材を押し出し成形により直径約６mmの棒材に押出し、長さ２５８mmに切断後、これに化学メッキを厚さ約３μm施したものを用意した。

該芯金にスチレン樹脂を主成分とするホットメルトタイプの導電性プライマー（１液加熱硬化型、スリーボンド社製３３００シリーズ：商品名）を端部から１４mmを除き一様に厚さ約１０μm塗布した。

この様に用意した芯金は、U字溝を掘った硬質ウレタンゴム製ローラーに挟まれ連続的且つ断続的に押出し機ヘッドに設置される芯金ガイドへ２．０m/minの速さで供給される。

押出し機はφ６０ｍｍスクリューを持つ一軸ベント式押出し機にクロスヘッドタイプの芯金、ゴム被覆機能を備え、ゴム突出部のダイス径はφ９.５とし、ヘッド全体は約４０℃に温度調整がなされる。
芯金ガイドはロックウェル硬度Ｒ１２５のポリカーボネート材からなる、内径φ６.１５mm、長さ３８mmのものを用意し、ヘッド中心に位置するよう設置した。

押出し機によりエチレンプロピレンゴムを主成分とし、パラフィン系可塑剤、導電性カーボンを主体とした充填剤、加硫促進剤、及びＯＢＳＨ系有機化学発泡剤を混練した発泡性ゴムコンパウンドを毎分約２００gの突出量で押出し、合わせて芯金を２.０m/minで断続的に供給した。このときのヘッド内のゴム圧力は約１９MPaとなる。

芯金とゴムコンパウンドはヘッド内で密着し、ダイスを通過することによって芯金外周上にロール状に被覆される。その後熱風炉にて発泡加硫反応がなされる。

比較例２
軸体となる金属芯金は鉄材を押し出し成形により直径約6mmの棒材に押出し、長さ２５８mmに切断後、これに化学メッキを厚さ約3μm施したものを用意した。

該芯金にスチレン樹脂を主成分とするホットメルトタイプの導電性プライマー（１液加熱硬化型、スリーボンド社製３３００シリーズ：商品名）を端部から１４mmを除き一様に厚さ約１０μm塗布した。

この様に用意した芯金は、U字溝を掘った硬質ウレタンゴム製ローラーに挟まれ連続的且つ断続的に押出し機ヘッドに設置される芯金ガイドへ２．０ｍ／ｍｉｎの速さで供給される。

押出し機はφ６０ｍｍスクリューを持つ一軸ベント式押出し機にクロスヘッドタイプの芯金、ゴム被覆機能を備え、ゴム突出部のダイス径はφ９.５ｍｍとし、ヘッド全体は約４０℃に温度調整がなされる。

芯金ガイドには金属製の内径φ６.１５mm、長さ３８mmのものを用意し、ヘッド中心に位置するよう設置した。

押出し機によりエチレンプロピレンゴムを主成分としパラフィン系可塑剤、導電性カーボンを主体とした充填剤、加硫促進剤、及びＯＢＳＨ系有機化学発泡剤を混練した発泡性ゴムコンパウンドを毎分約２００gの突出量で押出し、合わせて芯金を２．０ｍ／ｍｉｎで断続的に供給した。このときのヘッド内のゴム圧力は約１９MPaとなる。

芯金とゴムコンパウンドはヘッド内で密着し、ダイスを通過することによって芯金外周上にロール状に被覆される。その後熱風炉にて発泡加硫反応がなされる。

比較例３
軸体となる金属芯金は鉄材を押し出し成形により直径約６mmの棒材に押出し、長さ２５８mmに切断後、これに化学メッキを厚さ約３μm施したものを用意した。

該芯金にポリオレフィン樹脂を主成分とする加硫接着タイプの導電性プライマー（ロードファーイースト社製、ケミロック（商品名）シリーズ加硫接着剤）を端部から１４mmを除き一様に厚さ約１０μm塗布した。

この様に用意した芯金は、U字溝を掘った硬質ウレタンゴム製ローラーに挟まれ連続的且つ断続的に押出し機ヘッドに設置される芯金ガイドへ２．０m/minの速さで供給される。

押出し機はφ６０ｍｍスクリューを持つ一軸ベント式押出し機にクロスヘッドタイプの芯金、ゴム被覆機能を備え、ゴム突出部のダイス径はφ９.５ｍｍとし、ヘッド全体は約８０℃に温度調整がなされる。

芯金ガイドには金属製の内径φ６．１５mm、長さ３８mmのものを用意し、ヘッド中心に位置するよう設置した。

押出し機によりニトリルゴムを主成分とするゴムコンパウンドを毎分約２００gの突出量で押出し、合わせて芯金を２．０m/minで断続的に供給した。このときのヘッド内のゴム圧力は約２１MPaとなる。
芯金とゴムコンパウンドはヘッド内で密着し、ダイスを通過することによって芯金外周上にロール状に被覆される。その後熱風炉にて加硫反応がなされる。
［試験方法］

評価の方法としては、加硫後のロールゴム部を剥がし取りプライマー塗布の状態の確認、及び加硫後のロールを円筒研削し、その外径寸法精度の確認を行なった。

円筒研削および寸法確認には、幅２５０mmのゴム研削用砥石を装備する水口製作所（株）円筒研削盤LEO-６００-F4BMEを用い、砥石周速約１５００ｍ/minで研削し、研削後のワークをレーザー外径測定機にて振れ精度を測定した。

上記方法にて実施例１、実施例２、比較例１及び比較例２の評価を行なった。

クロスヘッド押出し機と芯金供給機構の断面概略図 芯金が撓みの状況を示した図

符号の説明

１；芯金ガイド
２；クロスヘッド
３；芯金送りロール
４；押出し機
５；芯金（プライマー付）
６；ゴムコンパウンド

Claims (10)

1. 導電性の芯金をクロスヘッドダイに通過させて、該導電性芯金の外周上にゴム材料を配置せしめゴムロールを形成するゴム押出し機において、該クロスヘッドダイに内装される円筒形芯金ガイドが樹脂を使用したものであることを特徴とするゴム押出し機。
2. 該芯金ガイドが、ＪＩＳＫ７２０２で測定したロックウェル硬度Ｍ５０〜１００、もしくはＲ１００〜１１５の樹脂を使用したものであることを特徴とする請求項１記載のゴム押出し機。
3. 該押出し機のヘッド内ゴム圧力が５MPa以上３０MPa以下で使用されることを特徴とする請求項1または２記載のゴム押出し機。
4. 該樹脂が、ポリアセタール、もしくはＪＩＳＫ７２０２で測定したロックウエル硬度Ｍが５０〜１００、もしくはＲ１００〜１１５のポリアミドからなり、且つ該クロスヘッドダイが１５℃以上９０℃以下に温度調整されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のゴム押出し機。
5. 導電性の芯金をクロスヘッドダイに通過させて、該導電性芯金の外周上にゴム材料を配置せしめゴムロールを形成するゴム押出し機に使用する円筒形状のクロスヘッドダイ用芯金ガイドにおいて、該芯金ガイドが樹脂を使用したものであることを特徴とするクロスヘッドダイ用芯金ガイド。
6. 該芯金ガイドが、ＪＩＳＫ７２０２で測定したロックウェル硬度Ｍ５０〜１００、もしくはＲ１００〜１１５の樹脂を使用したものであることを特徴とする請求項５記載のクロスヘッドダイ用芯金ガイド。
7. 該押出し機のヘッド内ゴム圧力が５MPa以上３０MPa以下で使用されることを特徴とする請求項５または６記載のクロスヘッドダイ用芯金ガイド。
8. 該樹脂が、ポリアセタール、もしくはポリアミドからなり、且つ該クロスヘッドダイが１５℃以上９０℃以下に温度調整されていることを特徴とする請求項５乃至７の何れかに記載のクロスヘッドダイ用芯金ガイド。
9. 導電性の芯金をクロスヘッドダイに通過させて、該導電性芯金の外周上にゴム材料を配置せしめゴムロールを形成する方法において、該クロスヘッドダイに内装される円筒形芯金ガイドが樹脂を使用したものであることを特徴とするゴムロールの形成方法。
10. 該芯金ガイドの樹脂のＪＩＳＫ７２０２で測定したロックウェル硬度がＭ５０〜１００、もしくはＲ１００〜１１５であることを特徴とする請求項９記載のゴムロールの形成方法。

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