JP2013163349A - Extrusion molding apparatus and method for manufacturing conductive resin molded article - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、押出成形法によりパイプ状の導電性樹脂成形体を製造する押出成形装置及び導電性樹脂成形体の製造方法に関し、特に電子写真方式の画像形成装置に用いられる現像スリーブをウィスカーレスの樹脂原料を用いて製造する場合に好適な技術に関する。 The present invention relates to an extrusion molding apparatus for manufacturing a pipe-shaped conductive resin molded body by an extrusion molding method and a method for manufacturing a conductive resin molded body, and in particular, a developing sleeve used in an electrophotographic image forming apparatus is a whiskerless. The present invention relates to a technique suitable for production using resin raw materials.
一般に、電子写真方式の画像形成装置(プリンター、複写機、ファクシミリ等)は、帯電した感光体に対して、画像データに基づくレーザー光を照射(露光)することにより静電潜像を形成し、現像装置において静電潜像にトナーを付着させることにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。そして、このトナー像を直接又は間接的に用紙に転写させた後、加熱、加圧して定着させることにより用紙に画像を形成する。
現像装置は、帯電したトナーを感光体に搬送する現像ローラーを備える。現像ローラーの表層となる現像スリーブは、帯電したトナーを搬送するために導電性の樹脂成形体で構成される。
In general, an electrophotographic image forming apparatus (printer, copying machine, facsimile, etc.) forms an electrostatic latent image by irradiating (exposing) laser light based on image data to a charged photoreceptor. The developing device visualizes the electrostatic latent image by attaching toner to the electrostatic latent image to form a toner image. Then, the toner image is directly or indirectly transferred to the paper, and then fixed by heating and pressing to form an image on the paper.
The developing device includes a developing roller that conveys charged toner to a photoconductor. The developing sleeve, which is the surface layer of the developing roller, is composed of a conductive resin molded body for transporting charged toner.
現像スリーブのようなパイプ状の導電性樹脂成形体の製造には、例えば押出成形法が利用され、たとえば、特許文献1や2には冷却機能を備えた真空サイジング装置を有する押出成形装置が開示されている。また、導電性樹脂成形体の原料としては、熱可塑性樹脂に、カーボンブラック等の導電性粉末や炭素繊維等の導電性ウィスカー(針状、繊維状の導電性物質)を溶融混練した熱可塑性樹脂組成物が用いられる(例えば特許文献3〜5)。
For example, an extrusion molding method is used for manufacturing a pipe-shaped conductive resin molded body such as a developing sleeve. For example,
図1は、プラスチック押出成形に用いられる従来の押出成形装置の一例を示す図である。図1に示すように、押出成形装置5は、押出機10、押出ダイ20、サイジング装置40、及び引取機(図示略)を備える。押出ダイ20には、押出機10で加熱、溶融して形成された溶融樹脂をパイプ状に成形しながら隣接するサイジング装置40へ供給するための樹脂流路21が設けられている。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a conventional extrusion molding apparatus used for plastic extrusion. As shown in FIG. 1, the
押出成形装置5において、ホッパー13から投入された樹脂原料Rは、シリンダー11内でスクリュー12によって搬送されつつ溶融、可塑化され、溶融樹脂Mとなる。この溶融樹脂Mは、高温で変形し易い状態で押出ダイ20から押し出される。押出ダイ20から押し出された溶融樹脂Mは、先端側が引取機(図示略)で引き取られることにより、サイジング装置40で所定の寸法、形状に制御されながら搬送され、同時に冷却、硬化される。これらの工程により、中間成形体(完全に硬化していない成形体)を経て、最終成形体としてのパイプ状の導電性樹脂成形体Cを製造することができる。
In the
図1に示す押出成形装置5では、サイジング装置40として、真空サイジング法によりサイジングを行う、いわゆる真空サイジング装置が採用される。
すなわち、サイジング装置40は、サイジングダイ41の内部を真空にする真空部42を備える。真空ポンプ421によりサイジングダイ41に形成された真空室422が排気されることにより、溶融樹脂M(中間成形体を含む)がサイジングダイ41の内面41aに吸引され、この状態で搬送されることにより、所定の寸法、形状に制御される。
In the
That is, the
また、サイジング装置40は、サイジングダイ41を介して溶融樹脂Mを冷却する冷却部43を備える。冷却装置431により一定温度(例えば室温程度)に冷却された冷却媒体(例えば冷却水)がサイジングダイ41に形成された冷却室432を循環することにより、サイジングダイ41を介して溶融樹脂Mが冷却される。
The
なお、冷却部43は一定温度の冷却水を循環させて冷却するだけで、サイジングダイ41の内面41aがどれくらいの温度になっているか、すなわちサイジングダイ41の内面41aに接触する溶融樹脂がどれくらいの温度で冷却されているかは、別段管理されていない。
Note that the cooling unit 43 only circulates and cools cooling water at a constant temperature, so that the temperature of the inner surface 41a of the
ところで、導電性樹脂成形体を製造する際、前述の導電性ウィスカーを用いた樹脂原料に代えてカーボンブラック等の導電性粉末を用いるウィスカーレスと呼ばれる樹脂原料を用いることも試みられている。しかしながら、従来の押出成形法において、ウィスカーレスの樹脂原料を用いると、引取機で引き取られる前に導電性樹脂成形体Cが破断してしまい、製造が困難であることが判明した。 By the way, when manufacturing a conductive resin molding, it is also attempted to use a resin raw material called whiskerless using conductive powder such as carbon black instead of the resin raw material using the conductive whisker described above. However, when a whiskerless resin raw material is used in the conventional extrusion molding method, it has been found that the conductive resin molded body C is broken before being taken up by the take-up machine, so that the production is difficult.
本発明の目的は、ウィスカーレスの樹脂原料を用いてパイプ状の導電性樹脂成形体を押出成形法で製造する際、成形体を破断させることなく安定的にパイプ状の導電性樹脂成形体を製造できる押出成形装置及び導電性樹脂成形体の製造方法を提供することである。 An object of the present invention is to stably produce a pipe-shaped conductive resin molded body without breaking the molded body when a pipe-shaped conductive resin molded body is produced by extrusion molding using a whiskerless resin raw material. It is providing the manufacturing method of the extrusion molding apparatus which can be manufactured, and a conductive resin molding.
本発明に係る押出成形装置は、少なくとも、熱可塑性樹脂と導電性材料を混練して得られるウィスカーレスの樹脂原料を溶融、可塑化して形成される溶融樹脂を押し出す押出機と、
前記押出機から押し出された溶融樹脂を円筒状に成形する押出ダイと、
前記押出ダイから押し出された溶融樹脂を冷却して硬化させるとともにサイジングして導電性樹脂成形体を形成するサイジング装置と、
前記サイジング装置でサイジングされた導電性樹脂成形体を引き取る引取機と、を備えた押出成形装置であって、
前記サイジング装置は、前記溶融樹脂を移動させる円筒状の樹脂流路を有するサイジングダイと、
前記サイジングダイに設けられている樹脂流路を介して前記溶融樹脂を冷却する冷却部と、
前記樹脂流路の壁面に向かって前記溶融樹脂を吸引する真空部と、
前記冷却部により冷却される前記樹脂流路の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部の検出結果に基づいて、前記冷却部における冷却条件を制御する温度制御部と、を備えることを特徴とする。
An extrusion apparatus according to the present invention includes at least an extruder for extruding a molten resin formed by melting and plasticizing a whiskerless resin raw material obtained by kneading a thermoplastic resin and a conductive material,
An extrusion die for forming the molten resin extruded from the extruder into a cylindrical shape;
A sizing device that cools and cures the molten resin extruded from the extrusion die to form a conductive resin molded body, and
A take-out machine for picking up the conductive resin molded body sized by the sizing device, and an extrusion molding device comprising:
The sizing device includes a sizing die having a cylindrical resin flow path for moving the molten resin,
A cooling section for cooling the molten resin through a resin flow path provided in the sizing die;
A vacuum section for sucking the molten resin toward the wall surface of the resin flow path;
A temperature detection unit for detecting the temperature of the resin flow path cooled by the cooling unit;
A temperature control unit that controls a cooling condition in the cooling unit based on a detection result of the temperature detection unit.
本発明に係る導電性樹脂成形体の製造方法は、上記押出成形装置を用いた導電性樹脂製成形体の製造方法であって、
熱可塑性樹脂と導電性材料を混練して得られるウィスカーレスの樹脂原料を前記押出機により溶融、可塑化して溶融樹脂を押し出して、前記押しダイにより円筒状に成形する第1の工程と、
前記温度検出部の検出結果に基づいて前記温度制御部が設定した冷却条件に従って、前記押出ダイから押し出された溶融樹脂を前記サイジング装置により冷却して硬化させるとともにサイジングして導電性樹脂成形体を形成する第2の工程と、を備えることを特徴とする。
A method for producing a conductive resin molded body according to the present invention is a method for producing a conductive resin molded body using the extrusion molding apparatus,
A first step in which a whiskerless resin raw material obtained by kneading a thermoplastic resin and a conductive material is melted and plasticized by the extruder to extrude the molten resin and molded into a cylindrical shape by the push die;
In accordance with the cooling conditions set by the temperature control unit based on the detection result of the temperature detection unit, the molten resin extruded from the extrusion die is cooled and cured by the sizing device and sized to form a conductive resin molded body. And a second step of forming.
本発明によれば、ウィスカーレスの樹脂原料を用いてパイプ状の導電性樹脂成形体を押出成形法で製造する際、製造中に成形体を破断させることなく、パイプ状の導電性樹脂成形体を安定的に製造することが可能になった。特に、電子写真方式の画像形成装置の分野におかれては、現像装置に使用される現像スリーブをウィスカーレスの樹脂原料を用いて安定的に製造することが可能になった。 According to the present invention, when a pipe-shaped conductive resin molded body is manufactured by an extrusion molding method using a whiskerless resin raw material, the pipe-shaped conductive resin molded body is not broken during the manufacturing. Can be stably produced. In particular, in the field of electrophotographic image forming apparatuses, it has become possible to stably produce a developing sleeve used in a developing apparatus using a whiskerless resin material.
本発明は、熱可塑性樹脂と導電性材料を含有する樹脂原料を用いて円筒形状の導電性樹脂成形体を作製する押出成形装置に関する。
以下、本発明に想到した経緯について説明する。
まず、本発明者等は、図1に示す押出成形装置5を用い、ウィスカーレスの樹脂原料Rを用いてパイプ状の導電性樹脂成形体Cの製造を試みた。ウィスカーレスの樹脂原料Rには、12ナイロンとカーボンブラック粉末の混練物を適用した。
その結果、引取機により引き取られる前に、導電性樹脂成形体Cが破断して、製造が困難であることが判明した。そこで、導電性樹脂成形体Cが破断したときの押出成形装置5を調査したところ、押出ダイ20とサイジング装置40の間で、溶融樹脂が図2中のBで示す様な盛り上がりを形成し、これにより樹脂詰まりが生じていることに気付いた。つまり、この樹脂詰まりBがストッパーとなって溶融樹脂Mの搬送が妨げられ、過度の引張応力が生じたために、導電性樹脂成形体Cが破断したと考えられる。
The present invention relates to an extrusion molding apparatus for producing a cylindrical conductive resin molded body using a resin raw material containing a thermoplastic resin and a conductive material.
Hereinafter, the background to the present invention will be described.
First, the inventors tried to manufacture a pipe-shaped conductive resin molded body C using a whiskerless resin raw material R by using an
As a result, it was found that the conductive resin molded body C was broken before being taken up by the take-up machine, making it difficult to manufacture. Therefore, when the
そこで、樹脂詰まりBが発生する理由について検討し、ウィスカーレスの樹脂原料Rを用いた場合、ウィスカー入りの樹脂原料Rを用いて導電性樹脂成形体Cを製造する場合に比較して、押出ダイ20から押し出された直後の溶融樹脂Mの粘度が低いことを突き止めた。これより、樹脂詰まりBの発生メカニズムを、以下のように推論した。 Therefore, the reason why the resin clogging B occurs is examined, and when the whiskerless resin raw material R is used, the extrusion die is compared with the case where the conductive resin molded body C is manufactured using the whisker-containing resin raw material R. It was determined that the viscosity of the molten resin M immediately after being extruded from 20 was low. From this, the occurrence mechanism of the resin clog B was inferred as follows.
すなわち、ウィスカー入りの樹脂原料Rを用いた場合は、押出ダイ20から押し出された溶融樹脂Mの粘度が高く(例えば200〜500Pa・s)、サイジングダイ41に進入するまでにさらに硬化が進むので、サイジングダイ41の入口付近を通過する際には搬送を妨げない状態(サイジングダイ41を滑りながら所期の速度で搬送可能な状態)となる。
That is, when the resin raw material R containing whiskers is used, the viscosity of the molten resin M extruded from the
これに対して、ウィスカーレスの樹脂原料Rを用いた場合は、押出ダイ20から押し出された溶融樹脂Mの粘度が低いので(例えば80〜150Pa・s)、サイジングダイ41に進入するまでに十分に硬化が進まず、サイジングダイ41の入口付近を通過するときも変形しやすい状態が保持される。そのため、サイジングダイ41を通過するときに引取機で引っ張られ、過度に伸張して搬送速度が所定よりも遅くなる。また、溶融樹脂Mが硬化する際、サイジングダイ41に凝着してしまい、一時的に搬送不能となることも考えられる。一方で、押出ダイ20からは溶融樹脂Mが次々に押し出されてくる。本発明者は、このように溶融樹脂Mの搬送と硬化のバランスが崩れた結果、樹脂詰まりBが形成されたのではないかと推論した。
On the other hand, when the whiskerless resin raw material R is used, the viscosity of the molten resin M extruded from the
これより、本発明者は、溶融樹脂Mの搬送と押出のバランスが保持されるためには、溶融樹脂Mがサイジングダイ41の入口付近を通過する際に、樹脂詰まりBが生じない程度に硬化している(粘度が高くなっている)ことが重要であるという結論を得た。そして、本発明者は、サイジングダイ41の内面41aの温度を監視しながら冷却温度を一定に保持して、溶融樹脂Mの状態(粘度)を制御することにより、導電性樹脂成形体を破断させずに作製することができるとの知見を得て本発明を見出した。すなわち、本発明者は粘度の低い溶融樹脂を積極的に冷却して、溶融樹脂の粘度を高めることにより、樹脂詰まりBの発生を予防しようと考えたのである。この様に、本発明はサイジングダイ内の温度検知に基づいて樹脂の溶融状態をモニターして樹脂詰まりを発生させない様に溶融樹脂の搬送が行える様にしている。 Accordingly, in order to maintain the balance between the conveyance and extrusion of the molten resin M, the present inventor has cured to the extent that the resin clogging B does not occur when the molten resin M passes near the entrance of the sizing die 41. The conclusion was reached that it is important (the viscosity is high). Then, the present inventor breaks the conductive resin molding by controlling the state (viscosity) of the molten resin M while maintaining the cooling temperature constant while monitoring the temperature of the inner surface 41a of the sizing die 41. The present invention was found by obtaining the knowledge that it can be manufactured without using the same. That is, the inventor of the present invention thought to prevent the occurrence of the resin clogging B by positively cooling the low-viscosity molten resin to increase the viscosity of the molten resin. As described above, the present invention monitors the molten state of the resin based on the temperature detection in the sizing die so that the molten resin can be conveyed so as not to cause clogging of the resin.
ここで、本発明に係る押出成形装置について図3を用いて説明する。図3に示す押出成形装置1は、本発明の好ましい実施形態の押出成形装置の1つである。図3に示す押出成形装置1は、押出機10、押出ダイ20、サイジング装置30、及び、引取機(図示略)を備える。そして、サイジング装置30は、後述する様に、溶融樹脂を移動させる円筒状の樹脂流路311を有するサイジングダイ31と、サイジングダイ31に設けられている樹脂流路311を冷却する冷却部33と、樹脂流路311の壁面311aに向かって溶融樹脂を吸引する真空部32と、冷却部33により冷却される樹脂流路311の温度を検出する温度検出部Sと、温度検出部Sの検出結果に基づいて冷却部33における冷却条件を制御する温度制御部34を有する。
そして、図3の押出成形装置1は、サイジングダイ31へ供給される樹脂の溶融状態を入口付近でモニタリングすることにより、樹脂詰まりを起こさない粘度になる様に温度制御が行える様にしている。つまり、温度制御部34は、予め設定しておいたサイジングダイ31の入口付近の冷却温度とサイジングダイ31の入口付近で温度検出を行う温度検出部S1の検出結果を比較し、比較結果に基づいて温度検出部S1の温度が予め設定しておいた冷却温度になる様、冷却部33Aの冷却条件を制御する。
Here, the extrusion molding apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. An
3 monitors the molten state of the resin supplied to the sizing die 31 in the vicinity of the inlet so that the temperature can be controlled so that the viscosity does not cause clogging of the resin. That is, the
以下、図3に示す押出成形装置1を詳細かつ具体的に説明する。
押出機10は、例えば単軸スクリュー型の押出機であり、シリンダー11の内部に配置されるスクリュー12、シリンダー11に樹脂原料Rを供給するホッパー13、シリンダー11を加熱するヒーター14を有する。シリンダー11内の温度が樹脂原料Rの溶融温度以上(例えば融点+50〜80℃)となるように、ヒーター14の出力が制御される。押出機10において、ホッパー13から投入された樹脂原料Rは、シリンダー11内でスクリュー12によって搬送されつつ溶融、可塑化され、溶融樹脂Mとなる。
Hereinafter, the
The extruder 10 is, for example, a single screw type extruder, and includes a
押出ダイ20は、押出機10の先端(押出方向下流側)に取り付けられ、溶融樹脂Mをパイプ状に成形するダイ(口金)である。押出ダイ20には、溶融樹脂Mをパイプ状に成形するための樹脂流路21が形成される。押出機10から搬送された溶融樹脂Mは、押出ダイ20でパイプ状に成形され、高温で変形し易い状態で押し出される。
The extrusion die 20 is a die (die) that is attached to the tip (downstream in the extrusion direction) of the extruder 10 and molds the molten resin M into a pipe shape. A
サイジング装置30は、真空サイジング法によりサイジングを行う、いわゆる真空サイジング装置である。サイジング装置30は、サイジングダイ31、真空部32、冷却部33(33A〜33C)、温度検出部S(S1〜S3)、及び温度制御部34を備える。
The sizing device 30 is a so-called vacuum sizing device that performs sizing by a vacuum sizing method. The sizing device 30 includes a sizing
サイジングダイ31は、溶融樹脂Mを冷却しつつ、所定の寸法、形状に調整するいわゆるサイジングを行うダイである。サイジングダイ31は、溶融樹脂Mを移動させる円筒状の樹脂流路311を有する。サイジングダイ31内に設けられる樹脂流路311の壁面311aには、後述する様に、温度を検出するセンサーである温度検出部S(S1〜S3)が設けられ、具体的には熱電対等が用いられている。また、樹脂流路311の壁面311aは、例えばニッケルテフロン(登録商標)等からなるコーティング層を形成するのが望ましい。これにより、溶融樹脂Mを搬送する際の滑り性が向上するので、良好な搬送状態が確保され、樹脂詰まりBの発生防止の観点からも好ましいものである。
The sizing die 31 is a die that performs so-called sizing that adjusts to a predetermined size and shape while cooling the molten resin M. The sizing die 31 has a cylindrical
真空部32は、真空ポンプ321と、この真空ポンプ321に接続される真空室322で構成される。真空室322は、サイジングダイ31の内部に、吸引孔を介して樹脂流路311に連通するように形成される。真空ポンプ321は、真空室322内を排気して、減圧する。これにより、サイジングダイ31内を移動する溶融樹脂Mは、サイジングダイ31の樹脂流路311の壁面311aに吸引される。
The
冷却部33は、サイジングダイ31の入口付近の領域(第1の領域)を冷却する第1の冷却部33A、サイジングダイ31の中央付近の領域(第2の領域)を冷却する第2の冷却部33B、サイジングダイ31の出口付近の領域(第3の領域)を冷却する第3の冷却部33Cを有する。第1の冷却部33A〜第3の冷却部33Cは、冷却装置331A〜331Cと、それぞれの冷却装置331A〜331Cに接続される冷却室332A〜332Cで構成される。
The cooling
図3では、本発明の好ましい形態として複数の冷却部を有するものを示している。すなわち、図3は溶融樹脂Mの搬送方向に沿って第1の冷却部33A、第2の冷却部33B、及び第3の冷却部33Cの3つの冷却部33を設けたものである。本発明に係る押出成形装置は、冷却部33を少なくとも1つ有するもので、サイジングダイ31の入口付近で溶融樹脂Mを急冷させる様に冷却部33をサイジングダイ31の入口付近に配置することが好ましい。なお、サイジングダイ31の入口付近とは、入口から0〜15mm、溶融樹脂が0.3〜0.4secで通過する領域である。
In FIG. 3, what has a some cooling part is shown as a preferable form of this invention. That is, FIG. 3 is provided with three cooling
この様に、サイジングダイ31の入口から出口に沿って複数の冷却部33を配置することにより、サイジングダイ31の入口から出口に向かって樹脂流路311の温度を段階的に上昇させる様に温度分布を形成することができる。その結果、良好な表面状態を有する導電性樹脂成形体Cを製造することができる。
In this way, by arranging a plurality of cooling
なお、冷却部33A〜33Cを構成する冷却室332A〜332Cは、サイジングダイ31の入口から出口に向かって、つまり、溶融樹脂Mの搬送方向に沿って並設される。そして、冷却室332A〜332Cのそれぞれに対応して冷却装置331A〜331Cが設けられる。
冷却装置331A〜331Cは、水ポンプ、冷却塔、冷却タンク等を有し(何れも図示略)、冷却室332A〜332C内に所定の温度の冷却媒体(例えば冷却水)を所定の流量で循環させるとともに、戻ってきた冷却媒体を所定の温度に冷却する。冷却装置331A〜331Cは、互いに異なる温度の冷却媒体を循環させることができる。
The cooling
The
前述した様に、本発明に係る押出成形機は、サイジングダイ31内に設けられる樹脂流路311の壁面311aに熱電対等に代表される温度検出用のセンサーが温度検出部Sとして設けられている。
図3の冷却部を複数有する押出成形装置1は、複数の温度検出部S1〜S3が設けられ、温度検出部S1〜S3は、サイジングダイ31の内面、すなわち樹脂流路311の壁面311aの温度を検出する熱電対等に代表されるセンサーである。温度検出部Sはサイジングダイ31の樹脂流路311の壁面311a近傍に埋め込まれている。温度検出部S1〜S3は、それぞれ第1の領域(サイジングダイ31の入口付近)、第2の領域(サイジングダイ31の中央付近)、第3の領域(サイジングダイ31の出口付近)の温度を検出する。
As described above, in the extrusion molding machine according to the present invention, a temperature detection sensor represented by a thermocouple or the like is provided as the temperature detection unit S on the
3 includes a plurality of temperature detection units S1 to S3, and the temperature detection units S1 to S3 are the temperatures of the inner surface of the sizing die 31, that is, the
温度制御部34は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等を備える(いずれも図示略)。温度制御部34は、温度検出部S1〜S3の検出結果(出力信号)に基づいて、第1の冷却部33A〜第3の冷却部33Cにおける冷却条件(例えば、冷却媒体の温度、流量等)を制御する。
温度検出部S1〜S3、及び温度制御部34には、例えばタイテック社製のCH−401を適用できる。
The
For example, CH-401 manufactured by Taitec Corporation can be applied to the temperature detection units S1 to S3 and the
具体的には、温度制御部34は、温度検出部S1〜S3による検出温度が予め設定された冷却温度となるように、第1の冷却部33A〜第3の冷却部33Cにおける冷却条件を制御する。つまり、温度制御部34では、予め設定しておいた冷却温度と温度検出部による検出結果との比較が行われ、比較した結果に基づいて温度検出部の温度を予め設定しておいた冷却温度になる様、冷却部33による冷却条件が制御される。
導電性樹脂成形体Cを製造する際、第1〜第3のそれぞれの領域で樹脂詰まりを発生させることのない温度範囲を冷却温度として温度制御部34に予め設定しておく。
Specifically, the
When the conductive resin molded body C is manufactured, a temperature range that does not cause resin clogging in each of the first to third regions is set in the
例えば、温度検出部S1〜S3の検出結果が予め設定された冷却温度よりも高い場合、温度制御部34は冷却能力が高くなるように第1の冷却部33A〜第3の冷却部33Cによる冷却条件を制御する。また、温度検出部S1〜S3の検出結果が予め設定された冷却温度よりも低い場合、温度制御部34は冷却能力が低くなるように第1の冷却部33A〜第3の冷却部33Cによる冷却条件を制御する。この様に、温度制御部34によって第1〜第3の領域が所定の冷却温度になる様に制御されることで、搬送される溶融樹脂Mは積極的に冷却されて粘度が上昇するので樹脂詰まりの発生が回避される。
For example, when the detection results of the temperature detection units S1 to S3 are higher than a preset cooling temperature, the
このように、押出成形装置1は、熱可塑性樹脂と導電性材料を混練して得られるウィスカーレスの樹脂原料Rを溶融、可塑化して溶融樹脂Mを押し出す押出機10と、押出機10から押し出された溶融樹脂Mを円筒状に成形する押出ダイ20と、押出ダイ20から押し出された溶融樹脂Mを冷却して硬化させるとともにサイジングして導電性樹脂成形体を形成するサイジング装置30と、サイジング装置30でサイジングされた導電性樹脂成形体Cを引き取る引取機(図示略)とを備える。
また、サイジング装置30は、溶融樹脂Mを移動させる円筒状の樹脂流路311を有するサイジングダイ31と、サイジングダイ31に設けられている樹脂流路311を介して溶融樹脂Mを冷却する冷却部33と、樹脂流路311の壁面311aに向かって溶融樹脂Mを吸引する真空部32と、冷却部33により冷却される樹脂流路311の温度を検出する温度検出部Sと、温度検出部Sの検出結果に基づいて、冷却部33における冷却条件(例えば冷却媒体の温度又は流量等)を制御する温度制御部34とを備える。
As described above, the
The sizing device 30 includes a sizing
押出成形装置1によれば、サイジング装置30において溶融樹脂Mが冷却、硬化されるときの冷却温度を、予め定められた冷却温度で一定に保持することができる。つまり、ウィスカーレスの樹脂原料Rを用いた場合でも、搬送を妨げない程度まで溶融樹脂Mを容易に硬化させることができる。したがって、押出成形装置1は、所望の性状(導電性(表面抵抗率)、反発弾性率、寸法、形状、表面状態等)を有するパイプ状の導電性樹脂成形体Cを製造するのに有用である。
According to the
以下、熱可塑性樹脂(例えば12ナイロン)と導電性材料(例えばカーボンブラック)を混練して得られるウィスカーレスの樹脂原料Rを用いて、パイプ状の導電性樹脂成形体Cを製造する方法にてついて説明する。
樹脂原料Rには、例えば二軸混練機で熱可塑性樹脂と導電性材料を溶融混練した後、得られたストランドを水槽で冷却し、これをペレタイザーでペレット状に破砕し、真空乾燥機で乾燥(85℃×10時間)させたものを適用できる。また、熱可塑性樹脂と導電性材料の他、酸化防止剤・相溶化剤・カップリング剤等を添加した樹脂原料Rを適用してもよい。
Hereinafter, a method for producing a pipe-shaped conductive resin molding C using a whiskerless resin raw material R obtained by kneading a thermoplastic resin (for example, 12 nylon) and a conductive material (for example, carbon black). explain about.
For the resin raw material R, for example, a thermoplastic resin and a conductive material are melt-kneaded with a twin-screw kneader, then the obtained strand is cooled in a water tank, crushed into pellets with a pelletizer, and dried with a vacuum dryer (85 ° C. × 10 hours) can be applied. Moreover, you may apply the resin raw material R which added antioxidant, the compatibilizing agent, the coupling agent, etc. other than a thermoplastic resin and an electroconductive material.
利用者は、第1の冷却部33A〜第3の冷却部33Cによる冷却温度を設定する。このとき、第1の冷却部33Aによる冷却温度は、樹脂詰まりが発生しない温度(サイジングダイ31における溶融樹脂Mの搬送が妨げられない温度)、すなわちサイジングダイ31の入口付近で溶融樹脂Mが適度に硬化する温度とされる。また、第2の冷却部33B、第3の冷却部33Cによる冷却温度は、導電性樹脂成形体Cにおいて所望の性状(例えば表面状態)が得られる温度とされる。
The user sets the cooling temperature by the
この冷却温度は、サイジングダイ31のサイズや形状、樹脂原料Rの種類、押出ダイ20における加熱温度、溶融樹脂Mの押出速度等に応じて変化することになるが、例えば実験的に求めることができる。同様の製造条件で導電性樹脂成形体Cを製造する場合には、冷却温度を同様に設定するだけでよいので、容易に所望の性状を有する導電性樹脂成形体Cを製造することができる。
温度制御部34は、温度検出部S1〜S3による検出温度が、利用者によって予め設定された冷却温度となるように、第1の冷却部33A〜第3の冷却部33Cにおける冷却条件を設定することとなる。
The cooling temperature varies depending on the size and shape of the sizing die 31, the type of the resin raw material R, the heating temperature in the extrusion die 20, the extrusion speed of the molten resin M, and the like. it can. When the conductive resin molded body C is manufactured under the same manufacturing conditions, it is only necessary to set the cooling temperature in the same manner. Therefore, the conductive resin molded body C having desired properties can be easily manufactured.
The
なお、本発明では、温度制御部34は、押出方向上流側(サイジングダイ31入口側)から下流側(サイジングダイ31出口側)に向けてサイジングダイ31の内面の温度が段階的に上昇するように、それぞれの冷却部33A〜33Cにおける冷却条件を制御することが好ましい。
冷却部33A〜33Cにおける冷却条件を上記の様に制御することで、サイジングダイ31内での溶融樹脂Mの過度な冷却が回避され、樹脂成型体が過度に収縮することを防ぐことができる。すなわち、樹脂成型体の過度な収縮を防ぐことにより、サイジングダイ31内で樹脂成型体とサイジングダイ31の壁面との間に隙間が発生する様なことが起きないので、真空部32による樹脂成型体の吸引を安定的に行うことができる。また、溶融樹脂Mである樹脂成型体が適度に冷却されているので、サイジングダイ31の壁面に樹脂成型体が付着することもなく、サイジングダイ内で樹脂成型体をスムーズに搬送することができる。
この様に、サイジングダイ31入口側から出口側に向けて内面の温度が段階的に上昇する様に冷却部33A〜33Cにおける冷却条件を制御することで、サイジングダイ31内での溶融樹脂Mの吸引と安定した搬送をバランスよく行えるので好ましい。
In the present invention, the
By controlling the cooling conditions in the
In this way, by controlling the cooling conditions in the
ウィスカーレスの樹脂原料Rが押出機10に投入されると、この押出機10の先端に配置された押出ダイ20から溶融樹脂Mが押し出される(第1の工程)。
そして、サイジング装置30において、真空サイジング法により溶融樹脂Mが冷却、硬化されるとともに、寸法、形状が規制される(第2の工程)。
When the whiskerless resin material R is charged into the extruder 10, the molten resin M is extruded from the extrusion die 20 disposed at the tip of the extruder 10 (first step).
And in the sizing apparatus 30, while the molten resin M is cooled and hardened | cured by a vacuum sizing method, a dimension and a shape are controlled (2nd process).
第2工程では、温度制御部34によって設定された冷却条件に従って、溶融樹脂Mが冷却される。温度制御部34は、温度検出部S1の検出結果に基づいて、第1の冷却部33Aにおける冷却条件を設定するので、サイジングダイ31の入口付近の冷却温度は一定に保持される。したがって、押出ダイ20から押し出された溶融樹脂Mは、サイジングダイ31の入口付近を通過する際に、搬送を妨げない程度まで確実に硬化される。
例えば、12ナイロンとカーボンブラックを混練して得られるウィスカーレスの樹脂原料Rを用いる場合、押出ダイ20から押し出された直後の溶融樹脂Mの粘度は80〜150Pa・sであるが、サイジングダイ31の入口付近を通過するまでに、粘度を200Pa・s以上に上昇させることで、溶融樹脂Mの搬送が妨げられることはなくなる。
In the second step, the molten resin M is cooled according to the cooling conditions set by the
For example, when a whiskerless resin raw material R obtained by kneading 12 nylon and carbon black is used, the viscosity of the molten resin M immediately after being extruded from the extrusion die 20 is 80 to 150 Pa · s. By increasing the viscosity to 200 Pa · s or more before passing through the vicinity of the entrance of the resin, conveyance of the molten resin M is not hindered.
また、温度制御部34は、温度検出部S2、S3の検出結果に基づいて、第2の冷却部33B、第3の冷却部33Cにおける冷却条件を設定するので、サイジングダイ31の樹脂流路311の壁面311aに所望の温度分布が形成される。これにより、導電性樹脂成形体Cにおいて所望の性状(例えば表面状態)が得られる。
Moreover, since the
このように、押出成形装置1を用いることにより、ウィスカーレスの樹脂原料Rを用いた場合であっても、所望の性状(導電性(表面抵抗率)、反発弾性率、寸法、形状、表面状態等)を有するパイプ状の導電性樹脂成形体Cを製造することができる。
また、得られた導電性樹脂成形体Cを、電子写真方式の画像形成装置の現像スリーブとして適用することで、安定した高品質の画像を形成することができる。
Thus, even when the whiskerless resin raw material R is used by using the
Further, by applying the obtained conductive resin molded body C as a developing sleeve of an electrophotographic image forming apparatus, a stable high quality image can be formed.
従来のようにウィスカー入りの樹脂原料Rを用いる場合は、押出ダイ20から押し出された溶融樹脂Mは適度に硬化するため、サイジング装置40(図1参照)では一定温度の冷却媒体を循環させて冷却できさえすれば問題はなかった。これに対して、ウィスカーレスの樹脂原料Rを用いる場合は、上述しように、サイジングダイ31の樹脂流路311の壁面311aにおける温度(特にサイジングダイ31の入口付近の温度)を一定に保持して溶融樹脂Mを積極的に硬化させることが極めて有用である。
When the resin raw material R containing whiskers is used as in the prior art, since the molten resin M extruded from the extrusion die 20 is appropriately cured, a sizing device 40 (see FIG. 1) circulates a constant temperature cooling medium. There was no problem as long as it could be cooled. On the other hand, when the whiskerless resin raw material R is used, as described above, the temperature at the
[実施例]
実施例では、樹脂原料Rとして、12ナイロン(結晶性ナイロン、非晶性ナイロン、又は2者の混練物)と、アセチレンブラックの混練物を用いた。12ナイロンは、ラウリルラクタムを開環重縮合したポリアミド樹脂である。アセチレンブラックは、アセチレンガスを熱分解して得られるカーボンブラックで、表面官能基量が少なく、導電性が高い。この樹脂原料Rの溶融温度は160〜170℃で、240℃における粘度は45〜65Pa・sであった。
[Example]
In the examples, as the resin raw material R, 12 nylon (crystalline nylon, amorphous nylon, or a kneaded product of the two) and a kneaded product of acetylene black were used. 12 nylon is a polyamide resin obtained by ring-opening polycondensation of lauryl lactam. Acetylene black is carbon black obtained by thermally decomposing acetylene gas, has a small amount of surface functional groups, and has high conductivity. The melting temperature of the resin raw material R was 160 to 170 ° C., and the viscosity at 240 ° C. was 45 to 65 Pa · s.
この樹脂原料Rを押出機10に投入し、押出機10及び押出ダイ20における加熱温度を220℃として、樹脂原料Rを溶融、可塑化して、溶融樹脂Mをパイプ状に成形した。
そして、サイジング装置30における第1の領域(入口を基準として10〜25mm)の冷却温度を15〜20℃、第2の領域(入口を基準として35〜50mm)の冷却温度を20〜25℃、第3の領域(入口を基準として90〜120mm)の冷却温度を25〜30℃として、溶融樹脂Mを冷却して硬化させるとともに、寸法、形状を規制した。
以上の工程により、外径φ16.5mm、厚さ0.15mmのパイプ状の導電性樹脂成形体Cを作製した。
This resin raw material R was put into the extruder 10, the heating temperature in the extruder 10 and the extrusion die 20 was set to 220 ° C., the resin raw material R was melted and plasticized, and the molten resin M was formed into a pipe shape.
And the cooling temperature of the 1st field (10-25 mm on the basis of an entrance) in sizing device 30 is 15-20 ° C, and the cooling temperature of the 2nd field (35-50 mm on the basis of entrance) is 20-25 ° C, The cooling temperature of the third region (90 to 120 mm with reference to the inlet) was set to 25 to 30 ° C., the molten resin M was cooled and cured, and the size and shape were regulated.
Through the above steps, a pipe-shaped conductive resin molded body C having an outer diameter of φ16.5 mm and a thickness of 0.15 mm was produced.
得られたパイプ状の導電性樹脂成形体Cについて、表面抵抗率、反発弾性率、寸法、表面状態を測定又は観察したところ、ウィスカー入りの樹脂原料Rを用いて得られる導電性樹脂成形体Cとほぼ同等であった。また、この導電性樹脂成形体Cを現像スリーブとして適用した電子写真方式の画像形成装置において、安定した高品質の画像を形成することができた。 About the obtained pipe-shaped conductive resin molding C, when surface resistivity, rebound resilience, dimensions, and surface state were measured or observed, the conductive resin molding C obtained using the resin raw material R containing whiskers was obtained. It was almost equivalent. In addition, in the electrophotographic image forming apparatus in which the conductive resin molding C is applied as a developing sleeve, a stable and high-quality image can be formed.
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and can be changed without departing from the gist thereof.
例えば、樹脂原料Rは、実施例で例示したものに限定されず、6ナイロン、11ナイロン、66ナイロン、6Tナイロン、9Tナイロン、610ナイロン、612ナイロン、熱可塑性エラストマー等を適用できる。
この場合、押出機10、押出ダイ20における加熱温度や、サイジング装置30における冷却温度は、用いる樹脂原料Rの種類に応じて適宜に設定されることになる。
For example, the resin raw material R is not limited to those exemplified in the examples, and 6 nylon, 11 nylon, 66 nylon, 6T nylon, 9T nylon, 610 nylon, 612 nylon, thermoplastic elastomer, and the like can be applied.
In this case, the heating temperature in the extruder 10 and the extrusion die 20 and the cooling temperature in the sizing device 30 are appropriately set according to the type of the resin raw material R to be used.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 押出成形装置
10 押出機
11 シリンダー
12 スクリュー
13 ホッパー
14 ヒーター
20 押出ダイ
21 樹脂流路
30 サイジング装置
31 サイジングダイ
32 真空部
33 冷却部
33A 第1の冷却部
33B 第2の冷却部
33C 第3の冷却部
34 温度制御部
S、S1、S2、S3 温度検出部
311 樹脂流路
311a 壁面
321 真空ポンプ
322 真空室
331A、331B、331C 冷却装置
332A、332B、332C 冷却室
C 導電性樹脂成形体
M 溶融樹脂
R 樹脂原料
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記押出機から押し出された溶融樹脂を円筒状に成形する押出ダイと、
前記押出ダイから押し出された溶融樹脂を冷却して硬化させるとともにサイジングして導電性樹脂成形体を形成するサイジング装置と、
前記サイジング装置でサイジングされた導電性樹脂成形体を引き取る引取機と、を備えた押出成形装置であって、
前記サイジング装置は、前記溶融樹脂を移動させる円筒状の樹脂流路を有するサイジングダイと、
前記サイジングダイに設けられている樹脂流路を介して前記溶融樹脂を冷却する冷却部と、
前記樹脂流路の壁面に向かって前記溶融樹脂を吸引する真空部と、
前記冷却部により冷却される前記樹脂流路の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部の検出結果に基づいて、前記冷却部における冷却条件を制御する温度制御部と、を備えることを特徴とする押出成形装置。 At least an extruder for melting and plasticizing a whiskerless resin raw material obtained by kneading a thermoplastic resin and a conductive material, and extruding the molten resin;
An extrusion die for forming the molten resin extruded from the extruder into a cylindrical shape;
A sizing device that cools and cures the molten resin extruded from the extrusion die to form a conductive resin molded body, and
A take-out machine for picking up the conductive resin molded body sized by the sizing device, and an extrusion molding device comprising:
The sizing device includes a sizing die having a cylindrical resin flow path for moving the molten resin,
A cooling section for cooling the molten resin through a resin flow path provided in the sizing die;
A vacuum section for sucking the molten resin toward the wall surface of the resin flow path;
A temperature detection unit for detecting the temperature of the resin flow path cooled by the cooling unit;
An extrusion apparatus comprising: a temperature control unit that controls a cooling condition in the cooling unit based on a detection result of the temperature detection unit.
熱可塑性樹脂と導電性材料を混練して得られるウィスカーレスの樹脂原料を前記押出機により溶融、可塑化して溶融樹脂を押し出して、前記押しダイにより円筒状に成形する第1の工程と、
前記温度検出部の検出結果に基づいて前記温度制御部が設定した冷却条件に従って、前記押出ダイから押し出された溶融樹脂を前記サイジング装置により冷却して硬化させるとともにサイジングして導電性樹脂成形体を形成する第2の工程と、を備えることを特徴とする導電性樹脂成形体の製造方法。 A method for producing a molded body made of a conductive resin using the extrusion molding apparatus according to any one of claims 1 to 7,
A first step in which a whiskerless resin raw material obtained by kneading a thermoplastic resin and a conductive material is melted and plasticized by the extruder to extrude the molten resin and molded into a cylindrical shape by the push die;
In accordance with the cooling conditions set by the temperature control unit based on the detection result of the temperature detection unit, the molten resin extruded from the extrusion die is cooled and cured by the sizing device and sized to form a conductive resin molded body. And a second step of forming the conductive resin molded body.
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