JP2008023816A - ゴムローラの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加硫接着剤の焼き付けによる接着性のバラツキや不良を抑制し、かつローラ形状にするまでの工程を連続的、かつ、省スペース、省力管理のもと、効率よく生産できるゴムローラの製造方法を提供する。
【解決手段】ゴム組成物を押出機にて押し出すと同時に軸体をクロスヘッドダイに連続的に通過させて該軸体上にゴム層を形成するゴムローラの製造方法において、少なくとも、前記軸体の外周面上に加硫接着剤を塗布する工程と、前記軸体に塗布した加硫接着剤を該軸体の搬送経路の少なくとも上下に配置した加熱手段により焼き付ける工程と、
前記クロスヘッドダイへ前記加硫接着剤を焼き付けた軸体を連続的に供給して該軸体の外周面上にゴム層を形成する工程と、を連続的に行うことを特徴とするゴムローラの製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、主にプリンターやファクシミリ等の電子写真複写機や静電記録装置等に組み込まれるゴムローラの製造方法に関する。

プリンターやファクシミリ等の電子写真複写機や静電記録装置等に組み込まれるゴムローラには、軸体の外周面上に接着剤層を介して加硫ゴム層が設けられている。軸体の外周面上に加硫ゴム層を設ける方法として、次のような方法を挙げることができる。例えば、未加硫のゴム組成物をチューブ状に押し出して加硫したものをあらかじめ接着剤が塗布された軸体に圧入する方法が挙げられる。また、押し出し時にクロスヘッドダイを用いて未加硫ゴム組成物を押し出すと同時に接着剤を塗布した軸体を前記クロスヘッドダイに通過させて一体化した後、加硫する方法等がある。軸体に圧入する工程を省くことができ、かつ製造ラインの連続化にも適しているという観点から後者の方法が好ましく使用される。

一般に、軸体上に加硫ゴム層を固定するために接着剤が用いられる。接着剤はホットメルトタイプのものと加硫接着タイプのものに大別されるが、それぞれ製品に要求される特性や加工工程等に適したものが選ばれる。しかし、例えば形状精度等、ますます厳しく要求される特性を満足するために安定かつ強固な接着性を有することが重要であり、化学反応により接着できる加硫接着タイプが適している場合が多い。

加硫接着タイプの接着剤で強固な接着力を安定して得るために、軸体上に塗布した後に例えば５０℃〜１５０℃程度の温度で３０分〜９０分程度焼き付けを行う。しかし、焼付工程をバッチ式の熱風炉等で行うと、接着性のロット間でのバラツキや炉内の温度分布に起因するロット内でのバラツキが大きくなってしまうことがある。また、焼き付け後の保管環境及び焼き付け後の経時変化等の影響により接着性を大きく損なう場合があるため、製造する上で管理が難しい。さらに安定した接着性を得るには焼付工程を低温かつ長時間かけることが有効であるが、コスト面で不利となる。また製造ライン内に焼付工程を盛り込んでコスト面に関する課題を解決しようとしても、一般に使用される熱風炉等では設備の大型化が必要となりコスト面で不利となる。一方、加硫接着剤を用いるゴムローラの製造方法として、ゴムローラの加硫ゴム層がエピクロロヒドリン系ゴム主体であり、軸体上にフェノール系導電性接着剤を塗布した後に予備加熱を行って接着する方法が提案されている（例えば特許文献１）。しかし、予備加熱の手段については特に検討されていない。

特開平１０−２９３４４０号公報

本発明の課題は、加硫接着剤の焼付工程を効率良く行うことで焼き付けによる接着性のバラツキや不良を抑制し、かつローラ形状にするまでの工程を連続的、かつ、省スペース、省力管理のもと、効率よく生産できるゴムローラの製造方法を提供することにある。

上記課題を解決した本発明のゴムローラの製造方法は、ゴム組成物を押出機にて押し出すと同時に軸体をクロスヘッドダイに連続的に通過させて該軸体上にゴム層を形成するゴムローラの製造方法において、少なくとも、前記軸体の外周面上に加硫接着剤を塗布する工程と、前記軸体に塗布した加硫接着剤を該軸体の搬送経路の少なくとも上下に配置した加熱手段により焼き付ける工程と、前記クロスヘッドダイへ前記加硫接着剤を焼き付けた軸体を連続的に供給して該軸体の外周面上にゴム層を形成する工程と、を連続的に行うことを特徴とする。

本発明によれば、加硫接着剤の焼付工程を効率良く行うことで焼付工程に起因する接着性のバラツキや不良を無くし、かつローラ形状にするまでの工程を連続的、かつ、省スペース、省力管理のもと、ゴムローラを効率よく生産することができる。

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のゴムローラの製造方法は、ゴム組成物を押出機にて押し出すと同時に軸体をクロスヘッドダイに連続的に通過させて該軸体上にゴム層を形成するゴムローラの製造方法であり、少なくとも、次に示す工程を連続的に行うことを特徴とする。
（ａ）前記軸体の外周面上に加硫接着剤を塗布する工程
（ｂ）前記軸体に塗布した加硫接着剤を該軸体の搬送経路の少なくとも上下に配置した加熱手段により焼き付ける工程
（ｃ）前記クロスヘッドダイへ前記加硫接着剤を焼き付けた軸体を連続的に供給して該軸体の外周面上にゴム層を形成する工程

本発明のゴムローラの製造法の実施形態の一例を図１に示す。
上記工程（ａ）において、軸体１は、接着剤塗布手段２により、その外周面上に加硫接着剤を塗布される。続いて、上記工程（ｂ）において、前記軸体に塗布された加硫接着剤は、該軸体の搬送経路の少なくとも上下に配置された加熱手段を有する接着剤焼付手段３により加熱され、塗布された加硫接着剤が焼き付けられる。ついで、冷却手段４により冷却されたのちに、上記工程（ｃ）において、前記軸体は、連続的にゴム押出機６のクロスヘッドダイへ供給され、該軸体の外周面上にゴム層が形成される。
こうして得られたローラは加硫手段７において、前記ゴム層が加熱され加硫されて、本発明のゴムローラが得られる。

本発明における軸体１は、特に制限されるものではなく、中空状であっても、あるいは中実状であっても差し支えない。また材質についても特に制限されるものではなく、鉄製あるいは鋼製等、ゴムローラー製造用として従来公知のものを使用することができる。

上記軸体の外周面上に加硫接着剤を塗布する上記工程（ａ）において用いられる接着剤塗布手段としては軸体外周面上に均一な厚みの加硫接着剤層を設けることができれば特に制限されることなく使用することができる。例えば、加硫接着剤を含浸させたシリコーンスポンジやウレタンスポンジ等を軸体に押し当てながら塗布する方法や、ロールコート法、スプレーコート法及びディッピング法等を適宜選択することができる。中でもロールコート法は装置が簡便かつ小型で、工程の連続化に適しているという観点から好ましく選ばれる。

加硫接着剤層の厚さとしては、特に限定されるものではないが、例えば、２μｍ〜３０μｍとすることができる。この範囲とすると、ゴム層を軸体に強固に接着することができるため好ましい。

加硫接着剤が塗布された軸体の軸体搬送手段１２（図３参照。）は、特に限定されないが、軸体を把持する治具が備えられているチェーン式コンベアにより連続的に搬送することが好ましい。軸体の把持方法は軸体の両端部を把持しながら搬送できるものであれば特に限定されないが、Ｖ字あるいはＵ字型の置き受け式やマグネットを使用した方法が知られている。

軸体上に塗布された加硫接着剤は良好な接着性を得るために加熱手段を有する接着剤焼付手段３によって加熱して焼き付けを行う。上述したように、本発明では上記加熱手段が加硫接着剤を塗布した軸体の搬送経路の少なくとも上下に配置された加熱手段であることを特徴とする。それぞれ片側のみであると軸体外周面全体に効率よくかつ均一に焼き付けることが困難である。

加熱手段は、特に制限されることなく、例えば、赤外線ヒーター、遠赤外線ヒーター、高周波加熱装置、ニクロム線ヒーター等一般に知られている加熱手段をそのまま使用することができる。本発明においては、加熱手段が、熱源を内臓した金属板（以下、加熱板と称す）であることが好ましい。上記軸体の搬送経路の上下に加熱板を設けてその隙間を通過させると、温度管理が容易で加熱ムラが少なく、かつ安全衛生面においても特に好適である。上記金属板に内蔵される熱源は特に制限されず、例えばセラミックヒータ、赤外線ヒーター、遠赤外線ヒーター、ニクロム線ヒーター等任意に選ばれる。また金属板を構成する素材も特に制限されず、各種の素材を使用することができる。例えば、鋼鉄、真鍮、アルミ等の素材が挙げられる。前記金属板は、必要に応じてメッキ処理を施して使用しても差し支えない。

具体的には、図１に示したように軸体外周面上の加硫接着剤が塗布された部分を覆うことができるだけの幅を有する加熱板を、図３に示すように軸体搬送経路の上下にそれぞれ設ければよい。図３に示した加熱手段の例においては、軸体１を搬送する軸体搬送手段１２の上側及び下側に熱源としてセラミックヒータ１１を用いた加熱板１０が備えられている。軸体の外周面上に塗布された加硫接着剤層と上下それぞれの加熱板１０の表面とは軸体搬送中に接触することはなく、１ｍｍ〜３ｍｍの範囲で間隙が設けられており、加熱板１０からの輻射熱（放射熱）等により間接的に加熱される。上記加硫接着剤層と加熱板とが接触すると、加硫接着剤層が過剰に加熱されて接着性を大きく損ねたり、あるいは接着剤層が削り取られることで部分的に接着不良を招くおそれがあるため好ましくない。加熱板の温度は加硫接着剤を焼き付けるために必要とされる温度よりも３０℃〜８０℃高く設定することが必要な場合があり、具体的には１２０℃〜２５０℃で焼き付けが行われる。

また、加熱時間は軸体の搬送方向に沿って設けられる加熱板の長さ及び軸体の搬送速度によって調整することができる。加熱時間は、加硫接着剤層を焼き付けるために必要な熱量に相当するだけの熱量を与えることができれば特に制限されない。したがって製造タクト等に合わせて任意に設計することができる。

加硫接着剤は一般に、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン−オレフィン共重合体等のオレフィン系、スチレン−ブチレン−スチレン共重合体（ＳＢＳ）、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体（ＳＩＳ）等のスチレン系、フェノール系、ポリウレタン系、ポリエステル系、エポキシ系あるいはオレフィン系のような合成樹脂を有機溶剤に溶解させて調製される。有機溶剤は、合成樹脂との相溶性や分散性にあわせて適宜選択される。本発明において使用される加硫接着剤は、軸体上に接着固定されるゴム組成物やゴムローラとして要求される特性に合わせて、任意の加硫接着剤を選択することができる。本発明において使用する加硫接着剤としては、少なくともアクリロニトリルブタジエンゴムが含まれているものが好ましい。上記アクリロニトリルブタジエンゴムが含まれていることにより、焼き付けられた加硫接着剤層を耐熱性及び耐摩擦性に優れたものとすることができる。また、本発明において加硫接着剤を焼き付ける際、高温かつ短時間での焼き付けが可能となり、温度及び時間等の焼き付け条件の自由度が広がり、かつ装置の小型化も可能となる。さらに、焼き付けられた加硫接着剤層の剥離による接着不良も回避することができるため、より安定した接着性を維持することができる。

本発明において使用される加硫接着剤中に含まれるアクリロニトリルブタジエンゴムの含有量については特に制限されるものではないが、該加硫接着剤の固形分の全質量に対し、１〜１０質量％のアクリロニトリルブタジエンゴム含むことが好ましい。これにより上述のような焼き付けられた加硫接着剤層における耐熱性や耐摩擦性を効果的に得ることができる。

また、上記加硫接着剤中に含まれるアクリロニトリルブタジエンゴムは、特に制限されるものではないが、アクリルニトリル単位を２５〜６０質量％含むものが好ましい。一般に、アクリルニトリル単位を多く含むほど、耐熱性及び耐摩擦性に優れているため、好適である。

次に本発明について実施例により詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの実施例により限定されるものではない。

[実施例１]
（軸体）
引き抜き加工により作製された直径６ｍｍの円柱状鉄材を長さ２５０ｍｍにそろえて切断し、これに厚み約５μｍの無電解ニッケルメッキを施したものを用意した。

（ゴム組成物の作成）
下記原材料を密閉型混練機及びオープンロール機を用いて混練を行なうことにより未加硫のゴム組成物を得た。
・エピクロロヒドリンゴム １００質量部
[商品名：エピクロマーＣＧ１０２、ダイソー株式会社製]
・酸化亜鉛[商品名：酸化亜鉛２種、ハクスイテック株式会社製] ５質量部
・ステアリン酸[商品名：ステアリン酸Ｓ、花王株式会社製] １質量部
・カーボンブラック[商品名：旭＃１５、旭カーボン株式会社製] ５質量部
・炭酸カルシウム[商品名：シルバーＷ、白石工業株式会社製] ４０質量部
・ジベンゾチアジルジサルファイド １質量部
[商品名：ノクセラーＤＭ 大内新興化学株式会社製]
・テトラメチルチウラムモノスルフィド １質量部
[商品名：ノクセラーＴＳ 大内新興化学株式会社製]
・硫黄[商品名：サルファックス２００Ｓ、鶴見化学株式会社製] １質量部

（ゴムローラの作製）
ゴムローラは、次の工程を連続的に行うことにより作製した。
（Ａ）上記軸体の外周面上に加硫接着剤を塗布する工程
（Ｂ）上記軸体に塗布した加硫接着剤を該軸体の搬送経路の上側及び下側に配置した加熱手段を有する接着剤焼付手段により加熱して焼き付ける工程
（Ｃ）上記加硫接着剤が焼き付けられた軸体を連続的にゴム押出機のクロスヘッドダイへ供給し該軸体の外周面上にゴム層を形成する工程
図1は上記工程を連続的に行うための、ゴムローラ製造装置の1つの例である。

まず、上記工程（Ａ）において、上記軸体の両端面から長手方向に沿ってそれぞれ１１ｍｍに当たる部分以外の外周面上に加硫接着剤メタロックＮ−２３（商品名、東洋化学研究所株式会社製）を表面にエンボス加工を施したφ４０ｍｍの円柱状真鍮製ローレット８、接着剤液９及び塗布の対象となる軸体１を図２のように配置し、ローレットの回転によりくみ上げられた接着剤を軸体に転写することにより、厚み約５μｍの加硫接着剤層を設けた。次に、上記工程（Ｂ）において、上記軸体に塗布された加硫接着剤層を、軸体の搬送経路の上側下側に配置した加熱手段を有する接着剤焼付手段により加熱して焼き付けた。加熱手段としては、一対の加熱板(幅：２４０ｍｍ、長さ：３５０ｍｍ（特注品））を、上記軸体の外周面と上下の加熱板との間隙がそれぞれ２ｍｍとなるよう配置したものを用いた。このとき、加熱板の温度は上下とも２２０℃とし、焼き付け時間が５分間となるように軸体の搬送速度を調節した。次に、上記加熱板の後の搬送経路中に配置した送風ファンを設けた冷却手段（送風ファンで空冷）で、上記加硫接着剤が焼き付けられた軸体を５０℃以下まで冷却し、これを上記工程（Ｃ）へ搬送した。上記工程（Ｃ）では、ゴム押出機（株式会社三葉製作所製、７０ｍｍ１軸ベント式ゴム押出機）を用いて上記ゴム組成物を押出すと同時に上記軸体を該ゴム押出機のクロスヘッドダイに設けられた金属製ガイド及びニップルに連続的に通過させることにより軸体の外周面上に未加硫ゴム層を被覆した。これをチェーンコンベアで、ダウンフロー熱風循環式熱風炉内へ連続的に投入し、１８０℃の雰囲気下、１ｈかけて搬送することによりゴム層を加硫した。さらに両端部から１０ｍｍ位置にカッター刃を入れて両端部の加硫ゴム層を取り除くことにより、ゴムローラを得た。得られたゴムローラについて下記の評価を行った。得られた結果を表１に示した。

（ゴムローラのゴム層の接着性評価）
ゴムローラ１００本について、ペンチで加硫ゴム層を剥がし、加硫ゴム層を剥離することにより加硫ゴム層と軸体との接着性を、下記基準に基づき評価し、下記の×評価であったゴムローラの数を接着不良数とした。
○：加硫ゴム層が軸体に強固に接着していた（加硫ゴム層を引き剥がしたときに接着剤が塗布されている軸体側にゴムがとられた(ゴム層破壊)）
×：加硫ゴム層が軸体に強固に接着していなかった（加硫ゴム層を引き剥がしたときに軸体上に塗布されている接着剤層と加硫ゴム層との間、あるいは接着剤層と軸体表面との間で剥離された）

[実施例２]
加硫接着剤として、主成分としてフェノール樹脂が含まれている加硫接着剤であるメタロックＵＢ(東洋化学研究所株式会社製、商品名)を使用したこと以外は実施例１と同様にして、ゴムローラを作製し、評価した。得られた結果を表１に示した。

[比較例１]
軸体及びゴム組成物については実施例1と同様のものをそれぞれ用いた。
まず、軸体の両端面から長手方向に沿ってそれぞれ１１ｍｍに当たる部分以外の外周面上に加硫接着剤メタロックＮ−２３（商品名、東洋化学研究所株式会社製）をロールコーターを用いて塗布し、厚み約５μｍの接着剤層を設けた。次に、これをバッチ式の加熱板を用い、軸体外周面と該加熱板との距離が２ｍｍの位置に１０本の軸体を配置して２２０℃、５分加熱することにより接着剤の焼付けを行い、これを繰り返すことで１００本の軸体を得た。次に、冷却手段に１０本の軸体を配置して送風ファンを用いて５０℃以下になるまで冷却させた。これをゴム押出機（実施例１と同様）にて上記ゴム組成物を押出すと同時に上記軸体をクロスヘッドダイに設けられた金属製ガイド及びニップルに連続的に通過させることにより軸体の外周面上に未加硫ゴム層を被覆しローラを作製した。次に、該ローラをバッチ式の熱風炉（佐竹化学機械工業(株)製、６１−Ｓ６型、商品名）中に配置して１８０℃、１ｈ加熱することによりゴム層を加硫した。さらに両端部から１０ｍｍ位置にカッター刃を入れて両端部の加硫ゴム層を取り除くことにより、ゴムローラを得た。得られたゴムローラについて実施例１と同様にして評価を行った。得られた結果を表１に示した。

[比較例２]
加熱手段として、バッチ式の熱風炉（佐竹化学機械工業（株）製、６１−Ｓ６型、商品名）を用い、外周面上に加硫接着剤を塗布した軸体を１００本該熱風炉中に配置して、２００℃、８分加熱することにより加硫接着剤の焼き付けを行ったこと以外は比較例１と同様にして、ゴムローラを得、評価を行った。結果を表１に示す。

表１に示されているように、実施例１のゴムロラーにおいては接着不良数は０であった。これに対し、実施例２のゴムローラにおいては、接着不良数が６であった。実施例１及び２の結果は、加硫接着剤として、アクリルニトリルブタジエンゴムを含むものを用いることがより好ましいことを示している。なお、実施例２については、押出工程等で接着剤層が削り取られないような工夫が必要であるが、十分使用可能である。
一方、焼き付けをバッチ式で行った、比較例１及び２では不良数がそれぞれ１８本及び、２５本であった。要因としては、軸体を静置して焼き付けを行う為に、加熱ムラが発生しやすいためと考えられる。また、加熱板、あるいは熱風炉への出し入れの際に衝撃等により接着剤が削れる場合があり、作業性も悪く、不良を誘発しやすかった。

本発明で使用されるゴムローラの製造装置の１例を示す概略図である。 本発明で使用される接着剤塗布手段の一例（図１中の２）を示す概略図である。 本発明で使用されるゴムローラの製造装置において、加硫接着剤の焼付け工程に配置された加熱手段の一例を側面（図１中のＸ側）から見た概略図である。

符号の説明

１ 軸体
２ 接着剤塗布手段
３ 接着剤焼付手段（上下一対の加熱板）
４ 冷却手段
５ 軸体供給手段
６ ゴム押出機
７ 加硫手段
８ ローレット
９ 接着剤液
１０ 加熱板
１１ セラミックヒータ
１２ 軸体搬送手段

Claims (3)

1. ゴム組成物を押出機にて押し出すと同時に軸体をクロスヘッドダイに連続的に通過させて該軸体上にゴム層を形成するゴムローラの製造方法において、
   少なくとも、前記軸体の外周面上に加硫接着剤を塗布する工程と、
   前記軸体に塗布した加硫接着剤を該軸体の搬送経路の少なくとも上下に配置した加熱手段により焼き付ける工程と、
   前記クロスヘッドダイへ前記加硫接着剤を焼き付けた軸体を連続的に供給して該軸体の外周面上にゴム層を形成する工程と、を連続的に行うことを特徴とするゴムローラの製造方法。
2. 前記加硫接着剤が少なくともアクリロニトリルブタジエンゴムを含むものであることを特徴とする請求項１記載のゴムローラの製造方法。
3. 前記加熱手段が、熱源を内蔵した金属板である事を特徴とする請求項１又は２記載のゴムローラの製造方法。

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