JP2007065468A - 発泡ゴムローラの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
押出し機を用いてゴム組成物を押出すと同時に、芯金の外周上に該ゴム組成物を配置せしめる際、該ゴム組成物が収縮して芯金の両端部から浮き上がり剥がれる現象を防止し、熱風炉等による無加圧下での発泡加硫工程においても、芯金両端部の浮き上がりによる剥がれのない発泡ゴムローラを製造する。
【解決手段】
押出し機を用いてゴム組成物を押出すと同時に、連続的に芯金（４）を押出し機のクロスヘッドダイ（１）を貫通させ芯金（４）の外周上に該ゴム組成物（５）を配置せしめた後、無加圧下での発泡加硫工程を経て製造される発泡ゴムローラの製造方法において、該クロスヘッド（１）のダイス部ランドの長さ（Ｌ）（６）とダイスのダイ口径（Ｈ）（７）のＬ／Ｈ値が０．１〜０．５の範囲内にあることとする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発泡ゴムローラの製造方法に関し、さらに詳しくは、複写機、レーザープリンタ、ファクシミリなどの電子写真装置や静電記録装置などの画像形成装置用の部材として好適に使用される帯電ローラ、転写ローラ、紙搬送ローラ等の発泡ゴムローラの製造方法に関するものである。

電子写真に用いる帯電ローラ、転写ローラ等のゴムローラは、近年の装置の高速化、良画質化に応えるために、感光体との当接により一様なニップ幅を保つことが要求され、芯金の外周上の弾性体に発泡ゴムが用いられた発泡ゴムローラが使用されている。

このような発泡ゴムローラ製造方法としては、例えば以下のようなものが知られている。エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）等の各種原料ゴムに発泡剤、発泡助剤（尿素）、カーボンブラック等のフィラー類、加硫剤、加硫促進剤、軟化剤等を加えたものを混練りし、ゴム組成物を得る。ゴム組成物を、押出し機を用いてチューブ状に押出した後、熱風炉、加硫缶、マイクロ波加硫装置（ＵＨＦ）を用い発泡加硫する工程を経て発泡ゴムチューブを成形した後、さらに接着剤を塗布した芯金を発泡ゴムチューブに挿入後、加熱による接着工程経て発泡ゴムローラを成形する製造方法が知られている。しかしながら、この製造方法は工程数が多く製造コストが高くなるという問題がある。工程を簡略化するために、上記ゴム組成物をあらかじめ必要部分に接着剤を塗布した芯金上に配置し芯金上で発泡加硫と接着を同時に行う工程を経て製造される発泡ゴムローラ製造方法が知られている。

上記発泡加硫工程は金型により行うものと熱風炉で行うものが挙げられるが、熱風炉は押出し機と連結して連続して生産することが可能であり、金型等を用いて生産する場合に比べて生産性や金型コスト上有利になる点が多い（特許文献１参照）。

しかしながら、ゴム組成物をあらかじめ必要部分に接着剤を塗布した芯金上に配置する工程が、押出し機を用いて該ゴム組成物を押出すと同時に、連続的に芯金を押出し機のクロスヘッドダイを貫通させ芯金の外周上に該ゴム組成物を配置せしめる工程を用いる場合、芯金の端部近傍の該ゴム組成物を切断刃により１本毎に切断した際に、該ゴム組成物が収縮して芯金の両端部から浮き上がり剥がれてしまい、金型を使用しない熱風炉による無加圧下での発泡加硫工程で製造すると、発泡加硫前に芯金から浮き上がり剥がれた部分が、発泡加硫後にさらに芯金部分より大きく浮き上がってしまうという問題が生じることがあった。これを対策するために、芯金の端部近傍の該ゴム組成物を切断刃により１本毎に切断した直後に、芯金から浮き上がり剥がれた該ゴム組成物を、治具を用いて、押さえ込むことが考えられるが、治具を高温に加熱しないとゴム組成物を押さえ込むことが難しく、また、押さえ込む圧力が強すぎるとゴム組成物が変形してしまい正確な形状を得ることができないという問題があった。
特開２００２−２３６４０７号公報

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、押出し機を用いてゴム組成物を押出すと同時に、連続的に芯金を該押出し機のクロスヘッドダイを貫通させ、該芯金の外周上に該ゴム組成物を配置せしめる際、該ゴム組成物が収縮して該芯金の両端部から浮き上がり剥がれる現象を、治具等を使用せず容易な製造方法で防止し、熱風炉による無加圧下での発泡加硫工程においても、芯金両端部の浮き上がりによる剥がれのない発泡ゴムローラの製造方法を提供することにある。

上記の目的を達成するため、鋭意検討し、本発明に至った。本発明は、押出し機を用いてゴム組成物を押出すと同時に、連続的に芯金を該押出し機のクロスヘッドダイを貫通させ、該芯金の外周上に該ゴム組成物を配置せしめた後、無加圧下での発泡加硫工程を経て製造される発泡ゴムローラの製造方法において、該クロスヘッドのダイス部ランドの長さ（Ｌ）とダイスのダイ口径（Ｈ）のＬ／Ｈ値が０．１〜０．５の範囲内にあることを特徴とする発泡ゴムローラの製造方法である。さらに、該ダイス部の温度が該クロスヘッド部より高温であることが好ましく、より好ましくは該ダイス部の温度が３０〜１５０℃であり、また、該ゴム組成物の主要ゴム成分がエチレン−プロピレン−非共役ジエン共重合ゴムからなることを特徴とする発泡ゴムローラの製造方法である。

本発明の発泡ゴムローラの製造方法は、押出し機を用いてゴム組成物を押出すと同時に、連続的に芯金を押出し機のクロスヘッドダイを貫通させ芯金の外周上に該ゴム組成物を配置せしめる際、該ゴム組成物が収縮して芯金の両端部から浮き上がり剥がれる現象を、治具等を使用せず容易な製造方法で防止し、熱風炉による無加圧下での発泡加硫工程においても、芯金両端部の浮き上がりによる剥がれのない発泡ゴムローラを製造することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１に示すように、押出し機を用いてゴム組成物（５）を押出すと同時に、芯金ガイド（３）を通過した接着剤を塗布した芯金（４）を押出し機のクロスヘッドダイ（１）を貫通させ芯金の外周上に該ゴム組成物（５）を配置せしめた後、無加圧下での発泡加硫工程を経て製造される発泡ゴムローラの製造方法において、図２に示すように、該クロスヘッドのダイス部ランドの長さ（Ｌ）（６）とダイスのダイ口径（Ｈ）（７）のＬ／Ｈ値が０．１〜０．５の範囲内にあることを特徴とする以外、特に限定するものではない。

本発明者等は鋭意研究の結果、該クロスヘッドのダイス部ランドの長さ（Ｌ）（６）とダイスのダイ口径（Ｈ）（７）のＬ／Ｈ値を変化させると芯金の外周上に該ゴム組成物を配置せしめる際、該ゴム組成物が収縮して芯金の両端部から浮き上がり剥がれる度合いが異なることを見出し、生産性などを鑑みるとその最良の範囲が、Ｌ／Ｈ値が０．１〜０．５であることを見出し、本発明を完成するに至った。Ｌ／Ｈ値が０．１未満であると押出し後のローラ形状が不安定になり好ましくない。Ｌ／Ｈ値が０．１未満とは、ダイスのダイ口径（Ｈ）（７）に対してダイス部ランドの長さ（Ｌ）（６）が短すぎることでもあり、ランド長さ（Ｌ）（６）が短いとランド通過時に該ゴム組成物に応力が充分に加わらず、ローラ形状が安定しないと推測される。また、逆に、Ｌ／Ｈ値が０．５を超えると、ランドの長さ（Ｌ）（６）が長すぎることでもあり、ランド通過時に該ゴム組成物に必要以上に応力が加わってしまい、芯金の端部近傍の該ゴム組成物を１本毎に切断した後にも、該ゴム組成物が芯金の両端部から収縮し、両端部の芯金から浮き上がり剥がれてしまうと推測される。

また、両端部の該ゴム組成物の芯金からの浮き上がりが多少でもあると、熱風炉による無加圧下での発泡加硫工程で成形する際、該ゴム組成物の発泡による膨張により、浮き上がりがさらに大きくなってしまうため、両端部の該ゴム組成物の芯金からの浮き上がりは完全に防止することが必要であり、生産性などを鑑みるとその最良の範囲がＬ／Ｈ値が０．１〜０．５であるということである。

次に、該ダイス部（２）の温度を電熱ヒーター等によって、該クロスヘッド部（１）より高温することが好ましい。この理由は、該クロスヘッド部（１）を通過して軟化された該ゴム組成物（５）を、さらに、高温にした該ヘッド部（２）で軟化することで、該ヘッド部（２）で均一に応力を該ゴム組成物（５）に加えることが可能になり、上記Ｌ／Ｈ値の関係をより発揮しやすくなるためである。より好ましくは、該ダイス部（２）の温度が３０〜１５０℃である。３０℃未満では温度が低く現実的でなく、１５０℃を超える温度にしても効果が薄く好ましくない。

次に、本発明で使用するゴム組成物用の原料ゴムとしては、特に限定するもではなく、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エピクロルヒドリン系ゴム（ＣＯ、ＥＣＯ）等の各種原料ゴムが使用できるが、中でも耐オゾン性が優れる、耐熱性が優れる、安価であるという観点からエチレン−プロピレン−非共役ジエン共重合ゴムが好ましい。

また、本発明で使用するゴム組成物用には、導電性、補強性あるいは加工性等や増量充填の目的から、ケッチェンブラック等の導電性カーボンブラック、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＭＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボンブラック、各種重質炭酸カルシウム、各種軽質炭酸カルシウム、クレー類、炭酸マグネシウム、シリカ、珪酸マグネシウム、タルク等の各種フィラー類が添加できる。フィラー類の添加量は、原料ゴム１００質量部に対して１０〜１００質量部が好ましく、２０〜７０質量部が特に好ましい。また、加硫剤としては、種々ものを用いることができるが、ゴム組成物の発泡及び加硫の制御を容易に行うことができる点から、硫黄加硫系が好ましい。

加硫促進剤としては、チアゾール類，スルフェンアミド類，チオウレア類，チウラム類，ジチオカルバミン酸塩類，グアニジン類，アルデヒドアミン類，アルデヒドアンモニア類が挙げられ、これらの一種を単独で又は二種以上を混合して用いることができる。上記の添加剤以外に、亜鉛華，ステアリン酸等の加硫促進助剤、パラフィン系プロセスオイル等の軟化剤、スコーチ防止剤、粘着付与剤、その他ゴム用添加剤を適宜添加することができる。

使用される発泡剤としては、アゾジカルボンアミド、ｐ，ｐ’−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（以下ＯＢＳＨと略する場合がある）、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンヒドラジド等の有機発泡剤や、無機発泡剤類を用いることができる。その中でも、ＯＢＳＨは、発泡分解温度が低く、安定した発泡倍率が得られることから含有することがより好ましい。

〔実施例１〕
本発明を実施例にもとづいて詳しく説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。Ｌ／Ｈ値、ダイス部ランドの長さ（Ｌ）、ダイスのダイ口径（Ｈ）、ダイス部温度及び、発泡加硫後によるゴム層の芯金両端部の浮き上がり度合いを実施例として表１、比較例として表２に示した。

エチレン−プロピレン−非共役ジエン共重合ゴム［ＥＰＤＭ；商品名 ＥＰＴ４０７０ 三井化学（株）製］ １００質量部
酸化亜鉛［商品名 亜鉛華２種 白水テック（株）製］ ５質量部
ステアリン酸［商品名 ステアリン酸Ｓ 花王（株）製］ １質量部
ＦＴ級カーボンブラック［商品名 旭＃１５ 旭カーボン（株）製］ ３０質量部
導電性カーボンブラック［商品名 ケッチェンブラック６００ＪＤ ケッチェンブラックインターナショナル（株）製］ １０質量部
パラフィンオイル［商品名 ダイアナプロセスオイルＰＷ−３８０ 出光興産（株）製］ ５０質量部
加硫促進剤テトラメチルチウラムジスルフィド（ＴＭＴＤ）［商品名 ノクセラーＴＴ 大内振興化学工業（株）製］ ２質量部
加硫促進剤ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（ＤＰＴＴ）［商品名 ノクセラーＴＲＡ 大内振興化学工業（株）製］ ２質量部
加硫祖促進剤テトラエチルチウラムジスルフィド（ＴＥＴＤ）［商品名 ノクセラーＴＥＴ 大内振興化学工業（株）製］ ２質量部
加硫祖促進剤ジブチルジチオカルバミン酸亜鉛（ＺＤＢＣ）［商品名 ノクセラーＢＺ 大内振興化学工業（株）製］ ２質量部
硫黄［商品名 サルファックスＰＭＣ 鶴見化学工業（株）製］ ２質量部
発泡剤ｐ，ｐ’−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）［商品名 ネオセルボン１０００Ｓ 永和化成工業（株）製］ １０質量部
密閉型混練機及びロール機を用いて、上記の材料を混練し、ゴム組成物を得た。芯金はＳＵＳ材で直径６ｍｍ、長さ２４０ｍｍ、外周面を膜厚２〜１０μｍの電解ニッケルメッキ皮膜を形成したものを用い、両端部から１０ｍｍを除く芯金外周面にホットメルト接着剤［商品名 スリーボンド３３１５Ｅ スリーボンド（株）］を塗布した。温度を３０℃に設定したクロスヘッド押出し機を用いて上記ゴム組成物を押出すと同時に、連続的に上記接着剤塗布済み芯金を、温度３０℃に設定したＳ４５Ｃ材でクロム酸処理をしたダイ口径（Ｈ）Φ１０ｍｍ、ダイス部ランドの長さ（Ｌ）３ｍｍのＬ／Ｈ値０．３のダイスを使用して、ローラ径がΦ９〜１０ｍｍになるように押出し回転数を調整して押出しを行った後、２００℃で２０分間熱風炉に投入して、発泡加硫を経て発泡ゴムローラを製造した。

さらに、この発泡ローラを回転させながら芯金の両端部から１０ｍｍの位置でゴム層の表面から芯金表面までカッター刃を入れた後、芯金両端部上のゴム層を切り取った。このゴム層を切り取った芯金両端部の浮き上がり度合いを目視により観察し、芯金から全く浮き上がりがないものを○、全体が浮き上がっているものを×、一部のみが浮き上がっているものを△とした。

〔実施例２〕
実施例１に対して、ダイス部ランドの長さ（Ｌ）４ｍｍのＬ／Ｈ値０．４のダイスを使用した以外は実施例１と同様にして発泡ゴムローラを製造した。

〔実施例３〕
実施例１に対して、ダイス部ランドの長さ（Ｌ）１ｍｍのＬ／Ｈ値０．１のダイスを使用した以外は実施例１と同様にして発泡ゴムローラを製造した。

〔実施例４〕
実施例１に対して、ダイス部ランドの長さ（Ｌ）５ｍｍのＬ／Ｈ値０．５のダイスを使用した以外は実施例１と同様にして発泡ゴムローラを製造した。

〔実施例５〕
実施例１に対して、ダイ口径（Ｈ）Φ１２ｍｍ、ダイス部ランドの長さ（Ｌ）５ｍｍのＬ／Ｈ値０．４２のダイスを使用し、ローラ径がΦ１１〜１２ｍｍになるように押出し回転数を調整して押出しを行った以外は、実施例１と同様にして発泡ゴムローラを製造した。

〔実施例６〕
実施例１に対して、ダイ口径（Ｈ）Φ８ｍｍ、ダイス部ランドの長さ（Ｌ）３ｍｍのＬ／Ｈ値０．３８のダイスを使用し、ローラ径がΦ７〜８ｍｍになるように押出し回転数を調整して押出しを行った以外は、実施例１と同様にして発泡ゴムローラを製造した。

〔実施例７〕
実施例１に対して、ダイス部ランドの長さ（Ｌ）５ｍｍのＬ／Ｈ値０．５のダイスを使用し、該ダイス部の温度を電熱ヒーターによって７０℃に設定した以外は、実施例１と同様にして発泡ゴムローラを製造した。

〔比較例１〕
実施例１に対して、ダイス部ランドの長さ（Ｌ）７ｍｍのＬ／Ｈ値０．７のダイスを使用した以外は実施例１と同様にして発泡ゴムローラを製造したが、芯金両端部のゴム層が浮き上がり剥がれてしまい良品の発泡ゴムローラを得られなかった。

〔比較例２〕
比較例１に対して、該ダイス部の温度を電熱ヒーターによって１２０℃に設定した以外は、比較例１と同様にして発泡ゴムローラを製造したが、芯金両端部のゴム層が浮き上がり剥がれてしまい良品の発泡ゴムローラを得られなかった。

〔比較例３〕
実施例１に対して、ダイス部ランドの長さ（Ｌ）０．７ｍｍのＬ／Ｈ値０．０７のダイスを使用した以外は、実施例１と同様にして発泡ゴムローラを製造したが、発泡ゴムローラ形状表面に凸凹が発生し、また、凹凸部分は発泡ムラができてしまい良品の発泡ゴムローラを得られなかった。

〔比較例４〕
実施例１に対して、ダイ口径（Ｈ）Φ８ｍｍ、ダイス部ランドの長さ（Ｌ）５ｍｍのＬ／Ｈ値０．６２５のダイスを使用し、ローラ径がΦ７〜８ｍｍになるように押出し回転数を調整して押出しを行った以外は、以外は実施例１と同様にして発泡ゴムローラを製造したが、芯金両端部のゴム層が浮き上がり剥がれてしまい良品の発泡ゴムローラを得られなかった。

本発明は上記のごとき効果を有するものであり、画像形成装置用発泡ゴムローラの製造方法としての利用が期待される。

本発明に関わるクロスヘッドダイとその断面図である。 本発明に用いられるダイスの一例の断面図である。

符号の説明

１ クロスヘッドダイ
２ ダイス
３ 芯金ガイド
４ 接着剤塗布済み芯金
５ ゴム組成物
６ ダイス部ランドの長さ（Ｌ）
７ ダイスのダイ口径（Ｈ）

Claims (4)

1. 押出し機を用いてゴム組成物を押出すと同時に、連続的に芯金を該押出し機のクロスヘッドダイを貫通させ、該芯金の外周上に該ゴム組成物を配置せしめた後、無加圧下での発泡加硫工程を経て製造される発泡ゴムローラの製造方法において、該クロスヘッドのダイス部ランドの長さ（Ｌ）とダイスのダイ口径（Ｈ）のＬ／Ｈ値が０．１〜０．５の範囲内にあることを特徴とする発泡ゴムローラの製造方法。
2. 該ダイス部の温度が該クロスヘッド部より高温であることを特徴とする請求項１に記載の発泡ゴムローラの製造方法。
3. 該ゴム組成物の主要ゴム成分がエチレン−プロピレン−非共役ジエン共重合ゴムからなることを特徴とする請求項１または２に記載の発泡ゴムローラの製造方法。
4. 該ダイス部の温度が３０〜１５０℃であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の発泡ゴムローラの製造方法。