JP3958053B2

JP3958053B2 - 発泡体ローラの製造方法

Info

Publication number: JP3958053B2
Application number: JP2002020921A
Authority: JP
Inventors: 幸夫安藤
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2002-01-30
Filing date: 2002-01-30
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2022-01-30
Also published as: JP2003220620A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複写機やファクシミリ、プリンター等のＯＡ機器、あるいは現金自動取引装置（ＡＴＭ）、両替機、計数機、自動販売機、キャッシュディスペンサー（ＣＤ）等における給紙ローラ、現像ローラ、トナー供給ローラ等に使用する発泡体ローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＯＡ機器に用いられる給紙ローラ、現像ローラ、トナー供給ローラ等の発泡体ローラは、高品位の画像を得るために低硬度であることが必要であり、このため、通常、発泡体からなるローラが多用されている。このような発泡体ローラは、例えば、芯金の周面にシリコーンゴム等の耐熱性弾性体が被覆された単体のものや、近年の急速な装置の小型化に伴い、耐熱性多孔質弾性体層の外層として耐熱性弾性体を設けた二層弾性ローラが多く用いられるようになってきた。この二層弾性ローラとしては、例えば特開平８−２１１７７４号公報には、芯金の周面上に、多数の気泡を有する耐熱性多孔質弾性体からなる内層と前記内層に耐熱性弾性体からなる外層とが同時に成型され一体化された構造のものが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようにして製造される二層弾性ローラは、通常、外層は完全に未硬化あるいは未加硫の状態で内層と積層した後、硬化あるいは加硫処理を行なうため、加硫処理を行なう過程で内層が発泡し始めると、外層はその発泡に追従して膨張する。このため、内層の発泡が不均一である場合、内層と外層の間で発泡が起こり、▲１▼外層に凹凸が生じ、外観不良となる、▲２▼表面の厚み精度などの均一性が劣る、▲３▼接着の圧力が不十分となり接着強度が十分に得られない等の問題が生じてくる。
本発明は、上記のような状況においてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、発泡層からなる内層及び非発泡層からなる外層の少なくとも二層の弾性体からなる発泡体ローラにおいて、各層の厚み精度、及び層間の接着の耐久性に優れ、またローラとしての品質特性が均一である発泡体ローラ及びその製造方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題に鑑みて鋭意研究の結果、予め、特定硬度に予備加硫した外層を用いる発泡体ローラの製造方法が本発明の上記目的を達成しうることを見出し、本発明に到達したものである。すなわち、本発明は、
（１）芯体の外周面に、発泡層からなる内層及び非発泡層からなる外層を含む少なくとも２層からなる円筒状弾性体を装着する発泡体ローラの製造方法であって、中空円筒状の上記外層を予備加硫した後、予備加硫後の上記外層と未加硫の円筒状発泡ゴムからなる内層とを積層し、次いで加硫、発泡処理を行なうことを特徴とする発泡体ローラの製造方法を提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を更に詳細に説明する。
本発明においては、円筒状弾性体を構成する内層の発泡層及び外層の非発泡層は、何れも弾性物質からなる層である。
各々の層の硬度は、内層の発泡層についてはＡＳＫＡＲ−Ｃ硬度６０度以下、特に１０〜６０度が、外層の非発泡層についてはＪＩＳ−Ａ硬度５０度以下、特に２０〜５０度が好ましい。発泡層のＡＳＫＡＲ−Ｃ硬度が６０度以下であると荷重に対する変位が比較的大きくなり十分なニップ量が得られ、非発泡層のＪＩＳ−Ａ硬度が５０度以下であると非発泡層の変位が比較的大きくなり発泡層への荷重伝達が十分となり、十分なニップ量が得られる点で好ましい。
発泡層は、連続気泡、独立気泡の何れのものでも良いが、気泡の大きさが０．２〜０．６ｍｍφであるものが好ましい。気泡の大きさが上記範囲内にあれば、発泡層の硬度が高く維持され、その弾性率及び物理的な特性が比較的安定して得られる。
【０００６】
各層の厚みは、非発泡層である外層については０．３〜３．０ｍｍが、発泡層である内層については３．５〜１５．０ｍｍが各々好ましい。外層の厚みが上記範囲内にあれば、自然摩耗による外層の消滅の恐れが少なくなり、ローラの低硬度を十分維持でき、同時に更に大きなニップ量を確保できる。また、内層の厚みが上記範囲内にあれば、内層が変形する十分な量を確保できそれに伴い更に大きなニップ量を確保でき、また、経済的にも有利である。
また、高い摩擦係数を得る為には、非発泡層である外層の厚みに対する発泡層である内層の厚さの比率を３．５倍以上、特に３．５〜６．０倍とするのが好ましい。この比率が上記範囲内にあれば、内層が加える荷重によって十分な変形が得られ、結果として更に十分なニップ量を確保できる。
【０００７】
以上のような構造、構成を有する本発明の発泡体ローラは、ローラ硬度をＡＳＫＡＲ−Ｃ硬度６０〜４０度に設定することにより高い摩擦係数を発現できる。
また、通常ローラの圧接量（ニップ量）は、印加荷重１００ｇの場合は０．５４ｃｍ²以上、印加荷重２００ｇの場合は０．６６ｃｍ²以上、印加荷重３００ｇの場合は０．７ｃｍ²以上であることが好ましいが、本発明のローラはこれらの条件を満たすものであり、例えば給紙ローラの場合、用紙とローラ間界面の接触面積を大きく且つ接触時間を長く保つことができ、安定的な通紙性能を発揮することができる。
発泡層である内層並びに非発泡層である外層の材質は、同一であっても異なっていても良いが、本発明においては、各層を同一の材質あるいは相溶性パラメータの近似したゴム材質で構成することが、共加硫を行なう際十分な接着強度が得られる点で好ましい。
外層である非発泡層の材質としては、従来ＯＡ機器用ローラの材料として慣用されている加硫ゴムが使用でき、例えば、以下のようなものが使用できる。
【０００８】
加硫ゴムの原料ゴムとしては、例えばエチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ），エチレンプロピレンジエン三元共重合体ゴム（ＥＰＤＭ），天然ゴム，イソプレンゴム，スチレンブタジエンゴム，ポリノルボルネンゴム，ブタジエンゴム，ニトリルゴム，クロロプレンゴム，ブチルゴム，ハロゲン化ブチルゴム，アクリルゴム，エチレン−酢酸ビニルゴム（ＥＶＡ），ウレタンゴム等の一般ゴム、シリコーンゴム，フッ素ゴム，エチレンアクリルゴム，ポリエステルエラストマー，エピクロルヒドリンゴム，多硫化ゴム，ハイパロン，塩素化ポリエチレン等の特殊ゴムが挙げられるが、これらの中で、エチレンプロピレンゴム，エチレンプロピレンジエン三元共重合体ゴム，天然ゴム，イソプレンゴム，スチレンブタジエンゴム，ポリノルボルネンゴム，ブタジエンゴム，クロロプレンゴム，ニトリルゴム，ブチルゴム，ハロゲン化ブチルゴム，アクリルゴム，エピクロルヒドリンゴム及び塩素化ポリエチレンゴムが好ましい。これらは、単独であるいは二種以上を混合して用いることができる。
【０００９】
本発明においては、上記加硫ゴムは、上記原料ゴムを内層の発泡により型崩れしない程度に予備加硫した後、内層である円筒状の発泡ゴムと組み合わせ積層した後、加硫してなるものである。
ここで用いられる加硫剤としては、種々ものを用いることができるが、発泡及び加硫の制御を容易に行うことができる点から、硫黄系加硫剤が好ましい。ここで、硫黄系加硫剤とは、硫黄と加硫促進剤との組み合わせ、あるいは含硫黄有機化合物をいう。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、これらを単独で又は二種以上を混合して用いることができる。含硫黄有機化合物としては、例えば、モルホリンジスルフィド、テトラアルキルチウラムジスルフィド、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド等が挙げられる。加硫剤の添加量は、通常、ゴム１００重量部に対して0.５〜５重量部が好ましい。
【００１０】
本発明において、内層である発泡層の材質としては、上記の加硫ゴム及び下記の熱可塑性エラストマーを用いることができる。
熱可塑性エラストマーとしては、例えばポリオレフィン系，ポリウレタン系，ポリエステル系，ポリアミド系，ポリスチレン系などの中から、任意のものを選択して用いることができるが、中でも結晶構造，凝集構造などの硬質ブロックを形成しやすい部分と、アモルファス構造などの軟質ブロックとを一緒に持ち合わせているものが特に好ましく、具体的には、下記▲１▼〜▲３▼のものが挙げられる。
▲１▼ ポリブタジエンとブタジエン−スチレンランダム共重合体とのブロック共重合体を水添して得られる結晶性ポリエチレンとエチレン／ブチレン−スチレンランダム共重合体とのブロック共重合体。
▲２▼ ポリブタジエンとポリスチレンとのブロック共重合体、あるいは、ポリブタジエン又はエチレン−ブタジエンランダム共重合体とポリスチレンとのブロック共重合体を水添して得られる、例えば、結晶性ポリエチレンとポリスチレンとのジブロック共重合体、スチレン−エチレン／ブチレン−スチレンのトリブロック共重合体、スチレン−エチレン／プロピレン−スチレンのトリブロック共重合体など、中でも、スチレン−エチレン／ブチレン−スチレンブロック共重合体又はスチレン−エチレン／プロピレン−スチレンブロック共重合体。
▲３▼ エチレン／ブチレン共重合体の片末端又は両末端に結晶性ポリエチレンが連結したブロック共重合体。
【００１１】
これらの中で、特に、▲２▼に挙げられた、ビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックの少なくとも一つと、共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックの少なくとも一つからなるブロック共重合体を水添して得られる水添ブロック共重合体であって、その数平均分子量が１５００００〜４０００００であるものが好ましい。
これらの熱可塑性エラストマーは、単独であるいは二種以上を混合して用いることができる。
【００１２】
本発明において用いられる発泡剤としては、例えば、ｐ，ｐ’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）（ＯＢＳＨ），ベンゼンスルホニルヒドラジド，トルエンスルホニルヒドラジド等のスルホニルヒドラジド、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ），アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン，Ｎ，Ｎ’−ジメチル−Ｎ，Ｎ’−ジニトロソテレフタルアミド等のニトロソ化合物などの有機発泡剤；重炭酸ナトリウム，重炭酸アンモニウム等の無機発泡剤が挙げられる。これらの中でもＯＢＳＨ，ＡＤＣＡあるいはこれらを併用した発泡剤が好ましい。発泡剤の添加量は、ゴム１００重量部に対して１〜１０重量部が好ましく、３〜８重量部が特に好ましい。発泡剤は、その粒子径を可及的小さくすることが、発泡セルを小さくするために好ましい。発泡剤の粒子径は１０μｍ以下が好ましく、５μｍ以下が特に好ましい。
【００１３】
上記加硫ゴム及び熱可塑性エラストマーには、硬度を調節するために、所望により、軟化剤を配合することができる。
この軟化剤としては特に制限はなく、従来プラスチックやゴムの軟化剤として慣用されているもの、例えば鉱物油系，植物油系，合成系などの各種ゴム用又は樹脂用軟化剤の中から適宜選択することができる。ここで、鉱物油系としては、ナフテン系，パラフィン系などのプロセス油が挙げられ、植物油系としては、ひまし油，綿実油，あまに油，なたね油，大豆油，パーム油，梛子油，落花生油，木ろう，パインオイル，オリーブ油などが挙げられる。
なお、これらの軟化剤は一種を単独で用いてもよく、互いの相溶性が良好であれば二種以上を混合して用いてもよい。
なお、上記加硫ゴム及び熱可塑性エラストマーには、クレー，珪藻土，シリカ，タルク，硫酸バリウム，炭酸カルシウム，炭酸マグネシウム，金属酸化物，マイカ，グラファイト，水酸化アルミニウムなどの無機系添加剤を配合することによって事務機器用部材の表面におけるタッキネスを改善することができるが、特にタッキネスの環境変化を小さくする観点からシリカがより好ましい。
【００１４】
また、上記加硫ゴム及び熱可塑性エラストマーには、必要に応じて、更に、次のような充填剤を配合してもよい。すなわち、各種の金属粉，木片，ガラス粉，セラミックス粉，粒状あるいは粉末ポリマー等の粒状あるいは粉末状固体充填剤，その他の各種の天然または人工の短繊維，長繊維（例えば、ワラ，毛，ガラスファイバー，金属ファイバー、その他各種のポリマーファイバー等）などを配合することができる。
芯体の材質としては特に制限はなく、従来事務機器用部材において芯体として慣用されているものを用いることができる。この材質としては、例えばＡＢＳ，ＰＯＭ，ポリカーボネート，ナイロンなどのプラスチックやアルミニウム，ＳＵＳ，マグネシウム合金などの金属が挙げられ、状況に応じて適宜選択して用いればよい。
なお、本発明における円筒状弾性体は、芯体の全長にわたって装着されている必要はなく、適当な長さのものを複数個、適当な間隔で装着する形でも差し支えない。
【００１５】
以下、本発明の発泡体ローラの製造方法について説明する。
本発明の発泡体ローラは、芯体の外周面に、発泡層からなる内層及び非発泡層からなる外層を含む少なくとも２層からなる円筒状弾性体を装着する際、中空円筒状の上記外層を、内層の発泡により型崩れしない程度に予備加硫した後、これに未加硫の円筒状発泡ゴムを内層として積層し、次いで加硫、発泡処理を行なうことにより製造される。
すなわち、本発明においては、先ず、非発泡層からなる外層を押出機等により押出し中空円筒状に成型し、内層の発泡により型崩れしない程度に予備加硫する。ここで「内層の発泡により型崩れしない程度に予備加硫する」とは、該外層を内層と積層して硬化あるいは加硫処理を行なった時、内層の発泡に追従して膨張、変形等しない程度に加硫を行なうことを指し、具体的には、実施例において例示する。
【００１６】
上記予備加硫を行なった中空円筒状非発泡体を外層とし、押出機で押し出した未加硫の発泡ゴムの円筒状発泡ゴムを内層として芯体とともに積層した後、加硫、発泡処理を行なう。上記加硫、発泡処理は、金型内で行なうこともできるが、金型を使用しないで行なうこともできる。
なお、上記加硫、発泡処理条件については、具体的には実施例により例示する。
【００１７】
【実施例】
次に、本発明を実施例により、さらに具体的に説明するが、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。
なお、各種の物性・特性は、下記の基準に従って測定・評価した。
（１）外観
○：表面に凹凸が見られない
×：表面に凹凸が認められる
（２）一周当たりの厚み精度
○： ±１０％未満
×： ±１０％以上
（３）外層と内層の接着性
○：剥離が全く認められない
×：剥離が認められる
【００１８】
実施例１〜３
第１表に記載した配合及び構成の非発泡ゴムと発泡ゴムとを使用して、芯体の外周面に非発泡層からなる外層及び発泡層からなる内層の２層で形成されてなる円筒状弾性体を装着した発泡体ローラを作成した。即ち、第１表に記載した配合の非発泡ゴム組成物を押出機を用いて内径約１２ｍｍの中空円筒状に押出し成型した後、１７０℃の温度で、各々第２表に示す時間、予備加硫を行った。次いで、この円筒体を、第１表に記載した配合の発泡ゴム組成物を押出機にて外径６ｍｍの芯金上に円筒状に押出し成型してなる円筒状内層ゴムに外層として積層し、１７０℃で２０分間加熱処理した。
得られたローラについて、その外観、一周当たりの厚み精度、外層と内層の接着性を前記基準に従って評価した。結果を第２表に示す。
【００１９】
比較例１〜３
外層である非発泡ゴムの予備加硫を各々第２表に示す時間行なった以外は、実施例１と同様にしてローラを作成した。
得られたローラについて、その外観、一周当たりの厚み精度、外層と内層の接着性を前記基準に従って評価した。結果を第２表に示す。
【００２０】
【表１】

【００２１】
【表２】

【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、発泡層からなる内層及び非発泡層からなる外層の少なくとも二層の弾性体からなる発泡体ローラであって、各層の厚み精度、及び層間の接着の耐久性に優れ、またローラとしての品質特性が均一である発泡体ローラ及びその製造方法を提供することができる。

Claims

芯体の外周面に、発泡層からなる内層及び非発泡層からなる外層を含む少なくとも２層からなる円筒状弾性体を装着する発泡体ローラの製造方法であって、中空円筒状の上記外層を予備加硫した後、予備加硫後の上記外層と未加硫の円筒状発泡ゴムからなる内層とを積層し、次いで加硫、発泡処理を行なうことを特徴とする発泡体ローラの製造方法。
加硫、発泡処理を金型内で行なう請求項１記載の発泡体ローラの製造方法。