JP2019112232A - 紙送りロール用ゴム組成物および紙送りロール - Google Patents
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Abstract
Description
R1OCOOR2 ・・・・(I)
(式中、R1 およびR2 は同一または異なるものであり、炭素数10〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、シクロアルキル基、あるいはシクロアルキル基を含むアルキル基であって、R1およびR2のうち少なくとも一つは炭素数10〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基である。)で表わされる長鎖アルキルカーボネート15〜160重量部を含むことを特徴とする架橋可能なゴム組成物が記載されている。
本実施形態のゴム組成物は、ポリマー成分と軟化剤と架橋剤とを少なくとも含有し、紙送りロール用ゴム組成物中に占めるポリマー成分の比率は44質量%以上であり、ポリマー成分はエチレン−プロピレン−ジエン共重合体(以下、EPDMと記す)を含み、軟化剤は、40℃における動粘度が10mm2/s以上60mm2/s以下の、ポリ−α−オレフィンおよび長鎖アルキルカーボネートの少なくとも1つである。本実施形態のゴム組成物は、摩耗係数の保持性および耐摩耗性に優れた紙送りロール用ゴム組成物である。
PB>(1/μr)TA+(μp/μr)m ・・・(1)
を満たすことが必要である。また、2枚目の紙を戻す条件として、さらにFCを1枚目の紙が2枚目の紙に与える給送力、FDおよびFEを紙−紙間の戻し抵抗力とするとき、TA>FC+FD+FE、FC=μp・PB、FD=μp・m、およびFE=μp・2mから、
PB<(1/μp)TA−3m ・・・(2)
を満たすことが必要である。すなわち、図4を参照して、不送り境界線L2と重送境界線L1との間の適正領域Rにおいて、1枚の紙を分離給紙することができる。
PB>(1/μr)TA+(μp/μr)m+Q/μr ・・・(3)
となり、紙間密着力Qを加味して上記の式(2)を修正すると、
PB<(1/μp)TA−3m−2Q/μp ・・・(4)
となる。すなわち、図4を参照して、紙間密着力Qを考慮して修正した不送り境界線L2qと重送境界線L1qとの間の適正領域Rqにおいて、1枚の紙を分離給紙することができる。
ポリマー成分は、安価で耐候性に優れるという観点から、EPDMを含み、EPDMを主成分とすることが好ましい。ここで、「EPDMを主成分とする」とは、ポリマー成分がEPDMを80質量%以上含むことを意味する。ポリマー成分に占めるEPDMの比率が80質量%未満である場合、EPDMの特徴である安価で耐候性に優れるという利点が弱まることと、EPDM以外のゴム材料との共架橋性を高めることとが難しくなり、ブレンドして得られるゴム組成物の耐摩耗性などの物性が低下する可能性がある。なお、ポリマー成分は、EPDM以外のゴム材料として、たとえば天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、スチレンブタジエンゴム、ポリノルボルネンゴム、ブタジエン−ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ハロゲン化ブチルゴム、アクリルゴム、およびエピクロルヒドリンゴムなどの少なくとも1つを含んでも良い。ポリマー成分としてEPDMを用いる場合、EPDMは、非油展グレードであっても良く、油展グレードであっても良く、非油展グレードと油展グレードとを混合したものであっても良い。
本実施形態のゴム組成物の成分となる軟化剤は、40℃における動粘度が10mm2/s以上60mm2/s以下である。動粘度が10mm2/s未満であれば、ゴム組成物がブリードを起こし、摩擦係数の低下や用紙汚染を起こすことがある。動粘度が60mm2/sを超えると、30%Mod(−40℃)が大きくなって、摩擦係数保持性が低下し、通紙後に必要な摩擦係数を確保することが難しい場合がある。また、軟化剤は、動粘度が低く(すなわち、30%Mod(−40℃)および/またはE1(−30℃)を小さくできる)、かつ、2次加硫での質量変化率が少ない(すなわち揮発量が少ない)という観点から、ポリ−α−オレフィンおよび長鎖アルキルカーボネートの少なくとも1つである。
架橋剤(加硫剤)としては、安価かつ容易に入手可能であり、加硫されたゴム組成物の耐摩耗性に優れる観点から、硫黄が好適である。硫黄以外にも、テトラアルキルチラウムジスルフィドなどの硫黄系有機化合物、酸化マグネシウムなどの金属化合物、有機過酸化物、または樹脂架橋剤などが使用可能である。
本実施形態のゴム組成物が架橋剤として硫黄を含む場合、ゴム組成物は加硫促進剤を含むことが好ましい。加硫促進剤は、特に限定されず、ジベンゾチアジルジスルフィドなどのチアゾール類、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミドなどのスルフェンアミド類、テトラメチルチラウムジスルフィドなどのチラウム類、またはジメチルジチオカルバミン酸亜鉛などのジチオカルバミン酸塩などであれば良い。これらの材料を単独で用いても良いし、これらの材料の2種以上を組み合わせて用いても良い。加硫促進剤の配合量は、特に限定されず、適宜設定されれば良い。
本実施形態のゴム組成物は加硫促進助剤を含んでも良い。加硫促進助剤は、亜鉛華などの金属酸化物、ステアリン酸またはオレイン酸などの脂肪酸、またはステアリン酸亜鉛など公知のものから、架橋系によって適切なものを選択することができる。加硫促進助剤の配合量は、特に限定されず、適宜設定されれば良い。
本実施形態のゴム組成物はスコーチ防止剤を含んでも良い。スコーチ防止剤としては、公知の無水マレイン酸、チオイミン系化合物、スルフェンアミド系化合物、スルフォンアミド系化合物などが挙げられる。スコーチ防止剤の配合量は、特に限定されず、適宜設定すれば良いが、ポリマー成分100質量部に対して、3質量部以下であることが好ましい。
本実施形態のゴム組成物には、必要により充填剤を配合することができる。充填剤は、特に限定されないが、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、クレー、タルク、珪藻土、マイカ、木片、またはコルクであっても良いし、ワラ、竹、金属、ガラス、またはポリマーからなる繊維であっても良い。これらを単独で用いても良いし、これらを混合して用いても良い。
本実施形態のゴム組成物には、必要により老化防止剤を配合することができる。この場合、使用される老化防止剤としては、アミン系老化防止剤、フェノール系老化防止剤、硫黄系老化防止剤などが挙げられる。老化防止剤の配合量は、特に限定されない。
30%Mod(−40℃)≦0.94MPa を E1(−30℃)≦4.2MPa
30%Mod(−40℃)≦0.80MPa を E1(−30℃)≦3.8MPa
と、読み替えることができる。
本実施形態のゴム組成物の製造方法は、ポリマー成分と軟化剤と架橋剤とを少なくとも含有する配合物を混練することにより未加硫ゴム組成物を得る混練工程と、未加硫ゴム組成物を加硫することにより加硫ゴム組成物を得る加硫工程とを、含む。ここで、加硫ゴム組成物中に占めるポリマー成分の比率は44質量%以上であり、ポリマー成分は、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体を含み、軟化剤は、40℃における動粘度が10mm2/s以上60mm2/s以下の、ポリ−α−オレフィンおよび長鎖アルキルカーボネートの少なくとも1つである。本実施形態のゴム組成物の製造方法は、加硫ゴム組成物中に占めるポリマー成分の比率が44質量%以上であり、ポリマー成分がエチレン−プロピレン−ジエン共重合体を含み、軟化剤が40℃における動粘度が10mm2/s以上60mm2/s以下の、ポリ−α−オレフィンおよび長鎖アルキルカーボネートの少なくとも1つであることから、摩擦係数の保持性と耐摩耗性に優れた紙送りロール用ゴム組成物が得られる。
本実施形態の紙送りロールは、実施形態1のゴム組成物からなるゴム層を備える。具体的には、図16を参照して、本実施形態の紙送りロール10は、実施形態1のゴム組成物からなるゴム層11に軸芯12が挿入されて、または両者が接着剤で結合されて構成されている。紙送りロール10の構成のうちゴム層11の材料以外の構成、たとえば紙送りロールの形状(たとえば円筒形状やD字形状など)、表面の加工方法(たとえば研磨、ローレット加工、シボ加工、または凹凸パターンなど)、ゴム層11の厚み、軸芯12の材料、および軸芯12の径などについては、紙送りロール10の構成として通常用いられている構成であれば良いが、ゴム層11はシート材に接するロール最外層を構成していることが好ましい。このような紙送りロール10は、OA機器または自動預金支払機などにおけるピックアップロール10P、フィードロール10F、またはリタードロール10Rなどとして使用可能である。
図16に示す形状の紙送りロール10を作製した。まず、混練機を用いて表1〜表5に示す配合成分を混練し、これを所定の金型内で160℃、30分間の条件で加硫成形してから、さらに160℃、60分間の条件で2次加硫した。これにより、外径21mm、内径9mm、長さ50mmの筒状の紙送りロール用ゴム成形体を得た。次に、このゴム成形体を直径10mmの芯にはめ込み、幅10mmにカットした。次いで、これをゴム層11として、図16に示すようにポリアセタール樹脂製の軸芯12に挿入した。次に、ゴム層11の表面を外径20mmまで研磨し、ゴム層11と軸芯12とからなる実施例および比較例の紙送りロール10を作製した。研磨後のゴム層11の形状は、外径20mm、内径10mm、長さ10mmである。
混練機を用いて表1〜表5に示す配合成分を混練し、シート状の金型を用いて、160℃、30分間の条件で加硫成形し、さらに160℃、60分間の条件で2次加硫した。これにより、シート状のゴム架橋物を得た。このシートから、幅5mm×長さ20mm×厚さ2mmの短冊状のサンプルを打ち抜いた。動的粘弾性測定装置(UBM社製Rheogel E4000FHP)を用いて、打抜いたサンプルの粘弾性特性(温度分散)を下記の測定条件で測定した。
測定温度:−84℃〜120℃
測定温度の昇温速度:2℃/min
測定温度間隔:1℃
測定周波数:10Hz
初期歪み:1.3mm
振幅:2μm
変形モード:引っ張り
チャック間距離10mm
波形:正弦波
上記で作製したサンプルにつき、測定結果から動的弾性率E1(−30℃)、E1(22℃)の値を読み取り、また得られた温度と損失正接tanδとの関係を示すグラフからtanδmaxとT(tanδmax)とを読み取った。
混練機を用いて表1〜表5に示す配合成分を混練し、シート状の金型を用いて、160℃、30分間の条件で加硫成形し、さらに160℃、60分間の条件で2次加硫した。これにより、シート状のゴム架橋物を得た。このシートから、幅5mm×長さ20mm×厚さ2mmの短冊状のサンプルを打ち抜いた。動的粘弾性測定装置(UBM社製Rheogel E4000FHP)を用いて、打抜いたサンプルの30%Mod(−40℃)を下記の測定条件で測定した。
測定温度制御:−65℃以下(−75℃以上)まで温度を下げ、以後、自然昇温で−40℃±1℃になるまで待機
サンプル形状:幅5mm×厚み2mm×長さ(チャック間距離)10mm
測定モード:S−S測定
変位設定値:3.3mm
1秒間読込点数:10
<通紙試験>
実施例および比較例の各紙送りロールをカラー複合機DocuCentre C6550I(富士ゼロックス社製)に装着し、富士ゼロックッス社製「ゼロックス4200」を通紙した。通紙試験を行う複合機の給紙機構の断面模式図を図17に示した。給紙装置は、シート材としての用紙(紙P)を積載した用紙カセットと、紙Pの上面の先端側に当接して用紙カセットから紙Pを送り出すピックアップロール10Pと、ピックアップロール10Pの用紙搬送方向下流側に、ピックアップロール10Pから送り込まれた紙Pを1枚ずつ分離しながら搬送する分離機構10Sを含んで構成されている。分離機構10Sは、給紙ローラの一例としてのフィードロール10Fと、フィードロール10Fの下側で、フィードロール10Fに対向して圧接配置された、ゴム層11とトルクリミッタを含んで構成されるリタードロール10Rからなる。フィードロール10Fは、不図示の駆動源によって、紙Pの搬送方向と直交する方向を軸方向として、この軸周りに回転駆動される駆動ローラであり、フィードロール10Fが、用紙カセットから送り出される紙Pの上面(表面)に当接して、回転駆動することにより、紙Pが下流へ搬送される(図中の点線矢印参照)。フィードロール10Fとリタードロール10Rの間に、用紙カセットから送り出された紙Pを挟持するニップ部が形成されるが、このニップ部に、複数枚の紙Pが重なって搬送された場合は、リタードロール10Rに具備されたトルクリミッタが、その紙Pへ下面側(裏面側)から搬送抵抗を付与して、フィードロール10Fが搬送する紙Pの重送を抑制する。通紙試験および測定は、評価を促進する為に、通常の室内環境(たとえば温度22℃、湿度55%)対比、通紙による紙送りロールへの紙粉の付着が起こり易い温度10℃、湿度15%環境下で行った。紙送りロール、測定用紙、および通紙試験機は、この環境下で24時間以上放置してから通紙試験を開始した。
摩擦係数μを図18に示す方法で測定した。摩擦係数の測定は、温度10℃、湿度15%環境下で行った。紙送りロール、測定用紙、測定治具は、この環境下で24時間以上放置してから測定を開始した。まず、ゴム層11および軸芯12で構成された紙送りロール10とテフロン(登録商標)製の台板20との間に、ロードセル30に接続した80mm×210mmサイズの紙P(富士ゼロックス社製「ゼロックス4200」)を挟み、図中の鉛直矢印Wで示す様に、紙送りロール10を鉛直荷重W(W=250gf)で台板20に押し付けた。次いで、紙送りロール10を図中の矢印aで示す方向に、周速300mm/secで回転させながら、紙が引っ張られる力、すなわち、発生する摩擦力(図中の白矢印で示される力F)をロードセルで測定した。F[gf]および荷重W[gf]から、下記式(5)
摩擦係数μ=F[gf]/W[gf] ・・・(5)
により摩擦係数μを求めた。なお、摩擦係数の測定は、初期および所定枚数の通紙後に行った。
ロールの外径は、レーザ寸法測定機(KEYENCE LS−3100)を用いて、温度10℃、湿度15%環境下で行い、外径変化量を算出した。ここで、「外径変化量」とは、所定枚数の用紙を通紙した後のロールの外径から、初期のロールの外径を減じた値である。外径変化量の「絶対値」が小さいほど、ゴムが削れにくく、耐摩耗性に優れることを示す。
上記引張特性測定(S−S測定)、粘弾性測定、通紙試験および摩擦係数μと外径変化量の測定により、通紙性能を評価した。なお、ピックアップロール10Pとリタードロール10Rは、通常、用紙/用紙間の摩擦係数よりも大きいロール/用紙間摩擦係数が必要であるが、フィードロール10Fは、フィードロール10Fとリタードロール10Rの間に形成されるニップ部に、ピックアップロール10Pによって用紙カセットから1枚の用紙が搬送されたときには、用紙の重送防止の機能を担うリタードロール10Rの搬送抵抗に打ち勝って用紙を搬送する必要があるので、フィードロール10Fの残存摩擦係数は非常に重要となる。また、フィードロール10Fとリタードロール10Rの間に形成されるこのニップ部に複数枚の紙Pが重なって搬送された場合に、その紙Pへ下面側(裏面側)から搬送抵抗を付与して、フィードロール10Fが搬送する紙Pの重送を抑制する機能を担うリタードロール10Rには、ピックアップロール10P、フィードロール10Fよりも高い負荷が掛かるので摩耗が進行しやすく、給紙機構が長期に渡って安定した分離搬送機能を維持するためには、リタードロール10Rの摩耗の低減が重要となる。したがって、ここでは、摩擦係数としてはフィードロール10Fの摩擦係数を、外径変化量としてはリタードロール10Rの外径変化量を採り上げた。結果を、表6〜表10および図19〜図23に示した。表6〜表10に記載した「通紙性能」には、通紙枚数が40000枚に達した時点でのフィードロール10Fの残存摩擦係数が1.0以上で、かつ、リタードロール10Rの外径変化量の絶対値が0.22mm以下である場合にはAと記し、通紙枚数が40000枚に達した時点でのフィードロール10Fの残存摩擦係数が1.0以上であるが、リタードロール10Rの外径変化量の絶対値が0.22mmより大きい場合にはB1と記し、通紙枚数が40000枚に達した時点でのリタードロール10Rの外径変化量の絶対値が0.22mm以下であるが、フィードロール10Fの残存摩擦係数が1.0より小さい場合にはB2と記した。また、通紙枚数が10000枚に達した時点で、フィードロール10Fの残存摩擦係数が既に1.0未満となった場合にはCと記した。さらに、プレス成型は可能だが、その後の2次加硫工程での軟化剤の揮発量が多く、それに起因するロールサンプルの収縮が大きくて、所望の形状を有するロールサンプルが得られなかった場合にはD、プレス成型で所望の形状を有するロールサンプルが得られなかった場合にはEと記した。
(*1)EP57Fは、JSR製のEPDM(非油展)であり、ムーニー粘度ML1+4(125℃)は58、エチレン成分ユニット含有量は66質量%、ジエン成分ユニット含有量は4.5質量%である。
(*2)EP103AFは、JSR社製のEPDM(非油展)であり、ムーニー粘度ML1+4(125℃)は91、エチレン成分ユニット含有量は59質量%、ジエン成分ユニット含有量は4.5質量%である。
(*3)KELTAN5170Pは、LANXESS社製のEPDM(非油展)であり、ムーニー粘度ML1+4(125℃)は59、エチレン成分ユニット含有量は71質量%、ジエン成分ユニット含有量は1.5質量%である。
(*4)Vistalon9301は、ExxonMobil社製のEPDM(非油展)であり、ムーニー粘度ML1+4(125℃)は67、エチレン成分ユニット含有量は69質量%、ジエン成分ユニット含有量は2.8質量%である。
(*5)KELTAN5260Qは、LANXESS社製のEPDM(非油展)であり、ムーニー粘度ML1+4(125℃)は55、エチレン成分ユニット含有量は62質量%、ジエン成分ユニット含有量は2.3質量%である。
(*6)E532は、住友化学社製のEPDM(非油展)であり、ムーニー粘度ML1+4(125℃)は81、エチレン成分ユニット含有量は51質量%、ジエン成分ユニット含有量は3.5質量%である。
(*7)E5128は、住友化学社製のEPDM(非油展)であり、ムーニー粘度ML1+4(125℃)は46、エチレン成分ユニット含有量は68質量%、ジエン成分ユニット含有量は0.6質量%である。
(*8)Vistalon5601は、ExxonMobil社製のEPDM(非油展)であり、ムーニー粘度ML1+4(125℃)は72、エチレン成分ユニット含有量は69質量%、ジエン成分ユニット含有量は5.0質量%である。
(*9)Vistalon7001は、ExxonMobil社製のEPDM(非油展)であり、ムーニー粘度ML1+4(125℃)は60、エチレン成分ユニット含有量は73質量%、ジエン成分ユニット含有量は5.0質量%である。
(*10)KELTAN9650Qは、LANXESS社製のEPDM(非油展)であり、ムーニー粘度ML1+4(125℃)は94、エチレン成分ユニット含有量は53質量%、ジエン成分ユニット含有量は6.5質量%である。
(*11)512Fは、住友化学社製のEPDM(非油展)であり、ムーニー粘度ML1+4(125℃)は66、エチレン成分ユニット含有量は65質量%、ジエン成分ユニット含有量は4.0質量%である。
(*12)SUNPURE LW70は、日本サン石油社製のパラフィン系の石油系配合油(プロセスオイル)であり、40℃における動粘度は12.40mm2/secである。
(*13)PW32は、出光興産株式会社製のパラフィン系の石油系配合油(プロセスオイル)であり、40℃における動粘度は30.85mm2/secである。
(*14)PW90は、出光興産株式会社製のパラフィン系の石油系配合油(プロセスオイル)であり、40℃における動粘度は95.54mm2/secである。
(*15)PW380は、出光興産株式会社製のパラフィン系の石油系配合油(プロセスオイル)であり、40℃における動粘度は381.6mm2/secである。
(*16)LUCANT HC−40は、三井化学社製の炭化水素系合成油であり、40℃における動粘度は400mm2/secである。
(*17)LUCANT HC−100は、三井化学社製の炭化水素系合成油であり、40℃における動粘度は1300mm2/secである。
(*18)LUCANT HC−600は、三井化学社製の炭化水素系合成油であり、40℃における動粘度は9850mm2/secである。
(*19)Synfluid PAO4は、Chevron Phillips社製のポリ−α−オレフィンであり、40℃における動粘度は16.8mm2/secである。
(*20)Synfluid PAO9は、Chevron Phillips社製のポリ−α−オレフィンであり、40℃における動粘度は53.4mm2/secである。
(*21)LIALCARB SR−1000/Rは、三井化学ファイン社製の長鎖ジアルキルカーボネートであり、40℃における動粘度は17mm2/secである。
(*22)NAS−5Hは、日油社製イソパラフィン系溶剤であり、40℃における動粘度は11.0mm2/secである。
(*23)デンカブラックは、電気化学社製のアセチレンブラックである。
(*24)ステアリン酸は、花王社製の商品名「ルナックS−30」である。
(*25)亜鉛華は、正同化学社製の酸化亜鉛(商品名「亜鉛華1号」)である。
(*26)NipsilVN3は、東ソー・シリカ社製のシリカである。
(*27)硫黄は、鶴見化学工業社製の粉末硫黄(商品名「サルファックスA」)である。
(*28)ノクセラーDMは、大内新興化学社製の加硫促進剤である。
(*29)ノクセラーTRAは、大内新興化学社製の加硫促進剤である。
(*30)ノクセラーBZは、大内新興化学社製の加硫促進剤である。
(*31)ノクセラーEZは、大内新興化学社製の加硫促進剤である。
(*32)ノクセラーTTCuは、大内新興化学社製の加硫促進剤である。
ロードセル、F 摩擦力、W 荷重、FB フィードロールが1枚目の紙に与える給送力、FC 1枚目の紙が2枚目の紙に与える給送力、FD,FE 紙−紙間の戻し抵抗力、Fpp,RA 紙−紙間の抵抗力、P 紙、PB リタードロール作動圧、Q 紙間密着力、RS リタードロール半径、TA トルクリミッタ戻し力、Tr トルクリミッタトルク、μ 摩擦係数、μp 紙−紙間の摩擦係数、μr ゴムロール−紙間の摩擦係数、L1,L1q 重送境界線、L2,L2q 不送り境界線、L3 FRR作動線、R,Rq 適正領域。
Claims (6)
- ポリマー成分と軟化剤と架橋剤とを少なくとも含有する紙送りロール用ゴム組成物であって、
前記紙送りロール用ゴム組成物中に占める前記ポリマー成分の比率は44質量%以上であり、
前記ポリマー成分はエチレン−プロピレン−ジエン共重合体を含み、
前記軟化剤は、40℃における動粘度が10mm2/s以上60mm2/s以下の、ポリ−α−オレフィンである、紙送りロール用ゴム組成物。 - 前記軟化剤は、40℃における動粘度が10mm2/s以上30mm2/s以下である、請求項1に記載の紙送りロール用ゴム組成物。
- 前記ポリマー成分100質量部に対して、45質量部以上110質量部以下の前記軟化剤を含む、請求項1または請求項2に記載の紙送りロール用ゴム組成物。
- 前記エチレン−プロピレン−ジエン共重合体は、52質量%以上70質量%以下のエチレン成分ユニットと、2.8質量%以上5.5質量%以下のジエン成分ユニットとを含む、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の紙送りロール用ゴム組成物。
- 前記ポリマー成分100質量部に対して、前記架橋剤として1質量部以上2.8質量部以下の硫黄を含む、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の紙送りロール用ゴム組成物。
- 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の紙送りロール用ゴム組成物からなるゴム層を備える紙送りロール。
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