JP3983525B2 - Urethane roller casting method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はウレタンローラ( 以下、単に「ローラ」とも称する。) の注型方法に関し、詳しくは、表面性の悪化や密度の不均一、ローラ性能のバラツキ等の問題がなく、各種ローラ部材として好適に用いることのできるウレタンローラを、産業廃棄物を発生させずに製造することができるウレタンローラの注型方法および注型装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
複写機やプリンター、ファクシミリ等の電子写真装置や静電記録装置等においては、電子写真プロセスにおける帯電、トナー層形成、現像、クリーニング、給紙、搬送等の各工程で、トナー供給ローラ、現像ローラ、転写ローラ、給紙ローラ、搬送ローラ等の、弾性材料や樹脂材料からなるローラが多様な役割を果たしている。
【0003】
これらの各種ローラ部材において多く使用されているのが、ローラ軸の外周に、ウレタン材料を主成分とするウレタンフォーム層が形成されてなるウレタンローラである。かかる各種ローラ部材としてのウレタンローラにおいては、ウレタンフォーム層に表面性の悪化や密度の不均一、ローラ性能のバラツキ等がないことが要求される。
【0004】
一方、これら各種ローラ部材として用いるウレタンローラの製造方法としては、ローラ軸の表面にウレタンフォーム体を担持させ、このウレタンフォーム体の外面を加工して円筒状のローラ形状に成形する方法や、ウレタンフォーム層を金軸と一体で成型用型内において発泡成形する方法等が提案されている。
【0005】
しかし、これらのうち前者の方法においては、ローラ表面に研磨等の後加工による毛羽立ち等が残るために表面性が悪化して、実機搭載時に不良や欠陥等を生ずる原因となったり、製造工程が煩雑になるために生産効率が低下してしまうなどの問題があった。また、後者の方法においても、型内で発泡を行うために形成されたウレタンフォーム層において密度の不均一が生じたり、未充填部やエアの巻き込みに起因する欠陥が発生するなどの問題があり、いずれにおいても高性能のウレタンローラを歩留良く製造できるものではなかった。
【0006】
これらの方法に対し、上記問題点を有しないウレタンローラの製造方法として、泡体をモールド内に圧入して微細セル構造を有するポリウレタンフォーム成形品を得る技術が提案されている。これは、上述の水を発泡剤とする一般的な低圧発泡方法を用いた技術に対し、機械的攪拌により泡体を形成する技術(メカニカルフロス) を用いるものである。
【0007】
しかしながら、上記技術によれば表面性やローラ性能に優れたウレタンローラを得ることはできるものの、攪拌により生成した泡体の最初と最後の部分については、完全に均一な泡体状態にはならず、従って性能的に問題が生じてしまうために、廃棄せざるを得なかった。即ち、低圧発泡方法の場合と同様に、産業廃棄物の発生を避けることができなかった。また、これらの技術はいずれも、連続的なローラ製造には適さないものであった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来技術における問題点を解消する方法として、ポリオール成分系とイソシアネート成分系とからなるウレタン材料を成型用型内に注入するに際し、注入装置の吐出ヘッド内で両成分系を高圧下で衝突混合させ、高圧発泡させる方法(以下「高圧発泡法」ということがある。)が知られている。この方法は、均一な発泡状態が得られるため、表面性の悪化や密度の不均一、ローラ性能のバラツキ等の問題がなく、各種ローラ部材として好適に用いることのできるウレタンローラを製造し得る優れた方法である。
かかる高圧発泡によるローラの注型に使用することのできる注型装置としては、例えば、図1に示すものが挙げられる。図示する注型装置は、ポリオール成分系の貯蔵タンク2と、イソシアネート成分系の貯蔵タンク3と、吐出ヘッド1と、両成分系を夫々独立に循環させるための一対の油圧ピストン4a、4bとを備えている。かかる一対の油圧ピストン4a、4bにより高圧で循環される両成分系は、貯蔵タンク2、3と油圧ピストン4a、4bとを結ぶ循環流路7a、7bから、分岐部6a、6bを介して流路8a、8bへと流通し、吐出ヘッド1に流入する。圧力を所定の高圧範囲に調整した両成分系を対向する方向から吐出ヘッド1内に噴射して、衝突混合することで、高圧発泡を行うことができる。
【0009】
かかる吐出ヘッド1としては、ストレート型ヘッドとL型ヘッドがあるが、図2は、吐出ヘッド1内での状況を、L型ヘッドの例について示す模式図である。
(a)は油圧式のクリ−ニングロッド11が吐出ヘッド1内をクリーニングしながら移動し、その先端が吐出口12の位置まで達した状態を示す。この状態では、油圧式のプランジャー13は両成分系の流入口14a、14bを閉じる位置に移動しており、吐出ヘッド1内には空間が存在しなくなっている。
(b)は、(a)の状態からクリ−ニングロッド11が後退し、吐出ヘッド1内に空間15が形成された状態を示す。
(c)は、(b)の状態から、更にプランジャー13が後退して吐出ヘッド1内に更に大きい空間15が形成され、且つ、両成分系の流入口14a、14bが開いた状態を示す。
(a)の状態から、(b)の状態を経て、(c)の状態となった時点で、加圧された両成分が、流入口14a、14bから対向する方向に噴射され、衝突混合する。
ところが、その際、(c)の円で囲んだ部分の拡大図である(d)に示すように、吐出ヘッド1内の空間15に存在する空気が、あたかも第3成分の如くに両成分と混ざりあってしまうが、この空気の巻き込みはウレタンフォーム層にボイドを発生させ、ローラの性能を低下させる。
空気の巻き込みは、注入装置から吐出して成型用型内に注入される初流の段階に起こるため、その対策方法として、注入する成型用型内などにトラップを設けて、初流部分を除去・廃棄する方法が採られているが、注入量が微小なものの場合は、使用原料の内の廃棄する分の割合が大きくなり、膨大な産業廃棄物を発生させる結果となる。
従来から空気の巻き込みへの対策方法として考えられているものに、モールドごと真空状態にして注型する方法もあるが、モールドの構造が複雑になる上に、真空ポンプ等の付属設備が必要となるなどのデメリットがある。
【0010】
そこで木発明の目的は、上述の高圧発泡法における空気の巻き込みの問題点を解消して、表面性の悪化や密度の不均一、ローラ性能のバラツキ等の問題がなく、各種ローラ部材として好適に用いることのできるウレタンローラを、産業廃棄物を発生させず製造することができるウレタンローラの注型方法および注型装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、以下のとおりである。
(1)ポリオール成分系とイソシアネート成分系とからなるウレタン材料を成型用型内に注入してウレタンフォーム層を形成させるに際し、両成分系を注型装置における吐出ヘッド内の、クリーニングロッドとプランジャーとが後退することにより生じた空間内で高圧下で衝突混合させ、高圧発泡させた状態で吐出ヘッドの吐出口から吐出させて成型用型内に注入するウレタン材料の注型方法において、吐出口に開閉蓋を設け、ウレタン材料を成型用型内に注入する時を除いては、当該開閉蓋を閉じて、吐出ヘッド内への空気の進入を防止し、かつ当該開閉蓋を、クリーニングロッドとプランジャーが前進して吐出ヘッド内に空間が存在しなくなった時点で閉じ、次に当該開閉蓋を閉じた状態でクリーニングロッドとプランジャーとを後退させ、それにより吐出ヘッド内に生じた真空状態の空間内で両成分系を高圧下で衝突させ、それにより高圧発泡したウレタン材料の吐出ヘッド内に生じた当該空間を満たす体積割合が80%以上となった時点で開くことを特徴とするウレタン材料の注型方法、
【0012】
)前記両成分系の衝突混合を、圧力5〜30MPaにて行うことを特徴とする前記(1)の注型方法、
)芯金と、該芯金の外周に一体成形により設けられたウレタンフォーム層とを備えるウレタンローラの注型方法であって、前記成型用型の中心線上に該芯金が貫設された状態にて前記注入を行うことを特徴とする前記(1)又は(2)の注型方法、
)前記注入を、前記ウレタン材料の供給量1〜50g/secにて行うことを特徴とする前記(1)〜()の何れかの注型方法、及び
)ポリオール成分系の貯蔵タンクと、イソシアネート成分系の貯蔵タンクと、対向する両成分系の流入口、クリーニングロッド、プランジャー及び高圧発泡させた状態のウレタン材料の吐出口を有する吐出ヘッドと、二基の前記貯蔵タンクから両成分系を独立に循環させて吐出ヘッドに流入させる一対の油庄ピストンと、を有する注型装置において、前記吐出口にタイマーに連動して、クリーニングロッドとプランジャーが前進して吐出ヘッド内に空間が存在しなくなった時点で閉じ、クリーニングロッドとプランジャーが後退して吐出ヘッド内に生じた空間内で高圧発泡したウレタン材料の吐出ヘッド内に生じた当該空間を満たす体積割合が80%以上となった時点で開くように開閉する開閉蓋を設けたことを特徴とするウレタンローラの注型装置。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照しつつ具体的に説明する。
図3は、本発明の方法に使用する注型装置の吐出ヘッドの状態を示す模式図であり、吐出口12には開閉蓋16が設けられている。
(a)は、図2(a)と同じく、油圧式のクリ−ニングロッド11が吐出ヘッド1内をクリーニングしながら吐出口12の位置まで移動した状態を示している。開閉蓋16は、クリ−ニングロッド11が移動している時は開けられているが、クリ−ニングロッド11の先端が吐出口12の位置まで達してクリーニングが終了し、吐出ヘッド1内に空間が存在しなくなった時点で閉じられ、(a)の状態となっている。
【0014】
(b)は、図2(b)と同じく,クリ−ニングロッド11が後退し、吐出ヘッド1内に空間15が形成された状態であるが、開閉蓋16は閉じられたままであり、吐出ヘッド1内の空間15は、空気の無い、真空状態となっている。
(c)は、図2(c)と同じく,更にプランジャー13が後退して吐出ヘッド1内に更に大きい空間15が形成され、且つ、両成分系の流入口14a、14bが開いた状態を示す。
(c)の状態では、加圧された両成分が、流入口14a、14bから対向する方向に噴射され、衝突混合するが、噴射を開始する時点では、開閉蓋16は閉じられたままであり、空間15には空気は存在せず、従って、図2(d)に示すような、空気の巻き込みは起こらない。
両成分が衝突混合し、高圧発泡が開始した後は、発泡したウレタン材料を吐出口12から吐出させて成型用型内に注入する為に、開閉蓋16を開いて(d)の状態にする必要があるが、あまり早く開くと、吐出口12から空気が入り、空気の巻き込みが起こる可能性があるため、クリーニングロッド11とプランジャー13とが後退することにより吐出ヘッド1内に生じた空間、云いかえれば高圧発泡が開始した時点に吐出ヘッド1内に存在する空間、を高圧発泡したウレタン材料が満たす体積割合(以下、充填率と記すことがある)が80%以上となった時点で開閉蓋16を開くのが好ましい。
【0015】
尚、開閉蓋16の吐出口12に接する表面は、シール性が要求されるので、ゴム等の弾性体であるのが好ましいが、突出口に対する摩擦力が強すぎると開閉に力を要し、タイミングのずれを生じる可能性があるので、開閉の方法、機構に応じた適度な特性のものを選ぶのが好ましい。
また、図3では開閉蓋16は成型用型とは別個の物として描いているが、本発明は吐出ヘッド1内の空間に空気を入らせないようにすることが目的であり、吐出口12に密着させた成型用型に開閉機構を持たせることにより、同等の効果を得ることができる。本発明は、かかる態様も含む物である。
【0016】
本発明における高圧発泡とは、ウレタン材料としてのポリオール成分系とイソシアネート成分系とを、高圧下、好適には圧力5〜30MPa、特には10〜20MPaにて衝突混合させ、発泡させることをいう。
この場合に圧力圧力5〜30MPaが好適であるのは、圧力がこれよりも高圧であると吐出ヘッド1からの吐出液の供給量が多すぎて、ウレタンローラの注型には適さないためである。本発明の注型方法におけるウレタン材料の好適供給量は、1〜50g/sec、特には3〜40g/secである。
【0017】
ウレタン材料として用いることのできるポリオール成分としては、特に制限はなく、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、THF−アルキレンオキサイド共重合体ポリオール、ポリエステルポリオール、アクリルポリオール、ポリオレフィンポリオール、エチレン−酢酸ビニル共重合体の部分鹸化物、フォスフェート系ポリオール、ハロゲン含有ポリオール等を好適に用いることができる。
【0018】
また、イソシアネート成分についても特に制限はなく、汎用であるTDI、MDI、粗製−MDI(ポリメリックMDI)、および変性MDIだけでなく、特殊なイソシアネートを用いても差し支えない。特殊なイソシアネートしては、例えば、1,5−ナフタレンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、p 一フェニレンジイソシアネート、トランスシクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート(XDI)、水添−XDI、水添−MDI、リジンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、トリス(イソシアネートフェニル)チオフォスフェート、テトラメチルキシレンジイソシアネート、リジンエステルトリイソシアネート、1,6,11−ウンデカントリイソシアネート、1,8−ジイソシアネート−4 −イソシアネートメチルオクタン、1,3,6−ヘキサメチレントリイソシアネート、ビシクロヘプタントリイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等が挙げられ、これらも好適に用いることができる。
【0019】
ウレタン材料としては、これらポリウレタン原料に加え、架橋剤、発泡剤(水、低沸点物等) 、界面活性剤、触媒等を添加することができ、これにより所望に応じた特性とすることができる。また、難焼剤や充填材、イオン導電剤や電子導電剤等の導電剤、公知の充填剤や架橋剤等を適宜使用することも可能である。イオン導電剤の例としては、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、ドデシルトリメチルアンモニウム(例えば、ラウリルトリメチルアンモニウム) 、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、オクタデシルトリメチルアンモニウム(例えば、ステアリルトリメチルアンモニウム) 、ベンジルトリメチルアンモニウム、変性脂肪酸ジメチルエチルアンモニウムなどの過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、エチル硫酸塩、カルボン酸塩、スルホン酸塩などのアンモニウム塩、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、トリフルオロメチル硫酸塩、スルホン酸塩などが挙げられる。
【0020】
また、電子導電剤の例としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等の導電性カーボン;SAF、ISAF、HAF、FEF、GPF、SRF、FT、MT等のゴム用カーボン;酸化処理を施したインク用カーボン、熱分解カーボン、天然グラファイト、人造グラファイト;酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物;ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属などを挙げることができる。
【0021】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づき説明する。
実施例1〜4
図1に示す、ボリオール成分系の貯蔵タンク2と、イソシアネート成分系の貯蔵タンク3と、吐出ヘッド1と、一対の油圧ピストン4a、4bと、油圧ピストン4a、4bの油圧回路間に設けられたオイルバイパス5a、5bとを備えた注型装置を用いて、吐出ヘッド1内で噴射圧力15MPaで両成分を噴出・衝突させ、ウレタン材料を高圧発泡させて成型用型内に注入することにより、ウレタンローラの注型を行った。
吐出ヘッド1としては、図3に示す、開閉蓋16を備えたものを用い、タイマーの設定により、プランジャー13が後退し、流入口14a、14bが開いて、両成分の噴出・衝突が開始し、高圧発泡したウレタン材料が吐出ヘッドの空間の体積の一定得割合を満たした時点で開閉蓋16が開く形とした。開閉蓋16の吐出口に接する側には、ゴム及びPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)フィルム層を、PTFEフィルム層を表面として、設けた。
ウレタン材料のポリオール成分系およびイソシアネート成分系の配合内容は第1表に示す通りである。
【0022】
開閉蓋16を開くタイミングを、充填率を100〜70%に種々変えて実施した結果は、第2表に示す通りであった。
実施例1〜3で得られたウレタンローラは、空気の巻き込みも無く、ローラ部材として好適に使用し得るものであった。また、実施例4で得られたウレタンローラには、空気の巻き込みに起因する多少の孔が認められたが、ローラ部材として使用し得ない程のものではなかった。
【0023】
比較例1
吐出ヘッド1としては、図2に示す、開閉蓋を備えていないものを使用した以外は、実施例1と全く同様に行った。
その結果は、第2表に示す通りであり、ローラの表面には、空気の巻き込みに起因する孔が多数存在し、ローラ部材としての性能に劣るものであることが、認められた。
【0024】
【表1】

Figure 0003983525
【0025】
【表2】
Figure 0003983525
【0026】
尚、第2表中の「結果」は、作成したローラの表面から見える部分に存在する、空気巻き込みに起因する径1mm以上の孔の数により、次の基準で評価した結果である。
○:0個 △:1〜3個 ×:4個以上
【0027】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、高圧発泡法における空気の巻き込みの問題点を解消して、表面性の悪化や密度の不均一、ローラ性能のバラツキ等の問題がなく、各種ローラ部材として好適に用いることのできるウレタンローラを、産業廃棄物を発生させず製造することができるウレタンローラの注型方法および注型装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】注型装置の構成の一例を示す説明図である。
【図2】従来の吐出ヘッドの一例及びその作動順序を示す説明図である。
【図3】本発明の吐出ヘッドの一例及びその作動順序を示す説明図である。
【符号の説明】
1 吐出ヘッド
2 ポリオール成分系の貯蔵タンク
3 イソシアネート成分系の貯蔵タンク
4a、4b 油圧ピストン
5a、5b オイルバイパス
6a、6b 分岐部
7a、7b 循環流路
8a、8b 吐出流路
11 クリ−ニングロッド
12 吐出口
13 プランジャー
14a、14b 流入口
15 空間
16 開閉蓋[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for casting a urethane roller (hereinafter, also simply referred to as “roller”), and in particular, there are no problems such as deterioration of surface properties, non-uniform density, and variations in roller performance, and is suitable as various roller members. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a urethane roller casting method and a casting apparatus capable of producing a urethane roller that can be used for manufacturing without generating industrial waste.
[0002]
[Prior art]
In an electrophotographic apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile, or an electrostatic recording apparatus, a toner supply roller and a developing roller are used in each process such as charging, toner layer formation, development, cleaning, paper feeding, and conveyance in an electrophotographic process. Rollers made of an elastic material or a resin material such as a transfer roller, a paper feed roller, and a transport roller play various roles.
[0003]
In many of these various roller members, a urethane roller in which a urethane foam layer mainly composed of a urethane material is formed on the outer periphery of a roller shaft is used. In the urethane roller as such various roller members, it is required that the urethane foam layer has no deterioration in surface properties, non-uniform density, variation in roller performance, and the like.
[0004]
On the other hand, as a manufacturing method of the urethane roller used as these various roller members, a urethane foam body is supported on the surface of the roller shaft, and the outer surface of the urethane foam body is processed to form a cylindrical roller shape. A method of foam-molding a foam layer integrally with a metal shaft in a molding die has been proposed.
[0005]
However, in the former method, the surface property is deteriorated because fuzz or the like due to post-processing such as polishing remains on the roller surface, which may cause defects or defects when mounted on an actual machine. There is a problem that the production efficiency is lowered due to the complexity. Even in the latter method, there are problems such as non-uniform density in the urethane foam layer formed for foaming in the mold and defects due to unfilled portions and air entrainment. In either case, a high-performance urethane roller could not be produced with a good yield.
[0006]
In contrast to these methods, as a method for producing a urethane roller that does not have the above-mentioned problems, a technique for obtaining a polyurethane foam molded article having a fine cell structure by press-fitting foam into a mold has been proposed. This uses a technique (mechanical floss) for forming a foam by mechanical stirring, compared to the technique using a general low-pressure foaming method using water as a foaming agent.
[0007]
However, according to the above technique, a urethane roller having excellent surface properties and roller performance can be obtained, but the first and last portions of the foam produced by stirring do not become completely uniform. Therefore, it has to be discarded because it causes a problem in performance. That is, as in the case of the low pressure foaming method, the generation of industrial waste could not be avoided. In addition, none of these techniques is suitable for continuous roller production.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
As a method of solving the above-mentioned problems in the prior art, when injecting a urethane material composed of a polyol component system and an isocyanate component system into a molding die, both component systems collide with each other under high pressure in the discharge head of the injection device. A method of mixing and high-pressure foaming (hereinafter sometimes referred to as “high-pressure foaming method”) is known. In this method, since a uniform foamed state is obtained, there are no problems such as deterioration in surface property, non-uniformity in density, and variations in roller performance, and it is possible to produce urethane rollers that can be suitably used as various roller members. It is a method.
An example of a casting apparatus that can be used for casting a roller by high pressure foaming is shown in FIG. The illustrated casting apparatus includes a polyol component-based storage tank 2, an isocyanate component-based storage tank 3, a discharge head 1, and a pair of hydraulic pistons 4a, 4b for independently circulating both component systems. I have. Both component systems circulated at a high pressure by the pair of hydraulic pistons 4a and 4b flow from the circulation passages 7a and 7b connecting the storage tanks 2 and 3 and the hydraulic pistons 4a and 4b via the branch portions 6a and 6b. It flows to the paths 8a and 8b and flows into the discharge head 1. High-pressure foaming can be performed by injecting both component systems whose pressures are adjusted to a predetermined high-pressure range into the discharge head 1 from opposite directions and performing impact mixing.
[0009]
Such a discharge head 1 includes a straight type head and an L type head. FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the L type head in the state of the discharge head 1.
(A) shows a state in which the hydraulic cleaning rod 11 moves while cleaning the inside of the discharge head 1 and the tip thereof reaches the position of the discharge port 12. In this state, the hydraulic plunger 13 is moved to a position where the inlets 14 a and 14 b of both component systems are closed, and no space exists in the discharge head 1.
(B) shows a state in which the cleaning rod 11 has retreated from the state of (a) and a space 15 is formed in the discharge head 1.
(C) shows a state in which the plunger 13 is further retracted from the state of (b) to form a larger space 15 in the discharge head 1 and the inlets 14a and 14b of both component systems are opened. .
From the state of (a) to the state of (c) through the state of (b), both pressurized components are injected from the inflow ports 14a and 14b in opposite directions, and are mixed by collision. .
However, at this time, as shown in (d), which is an enlarged view of the portion surrounded by a circle in (c), the air existing in the space 15 in the ejection head 1 is separated from both components as if the third component. Although mixed, this air entrainment generates voids in the urethane foam layer, which lowers the performance of the roller.
Since air entrainment occurs at the initial flow stage when it is discharged from the injection device and injected into the molding die, as a countermeasure, a trap is provided in the injection molding die to remove the initial flow portion. -Although the disposal method is adopted, when the injection amount is very small, the proportion of the used raw material to be discarded becomes large, resulting in a huge amount of industrial waste.
Conventionally, there is a method of casting the mold in a vacuum state, which has been considered as a countermeasure against air entrainment, but the mold structure is complicated and additional equipment such as a vacuum pump is required. There are disadvantages such as.
[0010]
Therefore, the object of the present invention is to eliminate the problem of air entrainment in the above-described high pressure foaming method, and there are no problems such as deterioration of surface properties, non-uniformity of density, variation in roller performance, etc., and it is suitable as various roller members. An object of the present invention is to provide a urethane roller casting method and a casting apparatus capable of producing a urethane roller that can be used without generating industrial waste.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention is as follows.
(1) When a urethane material composed of a polyol component system and an isocyanate component system is injected into a molding die to form a urethane foam layer, both component systems are used as a cleaning rod and a plunger in a discharge head of a casting apparatus. In a casting method of urethane material, which is made to collide and mix under high pressure in a space generated by retreating and discharged from the discharge port of the discharge head in a high-pressure foamed state and injected into a molding die, the discharge port Provided with an opening / closing lid, and closing the opening / closing lid to prevent entry of air into the discharge head, except when the urethane material is injected into the molding die, and the opening / closing lid is connected to the cleaning rod. plunger moves forward to close at the time when the space in the ejection head no longer exists, then is retracted a cleaning rod and the plunger is closed the lid , And thereby caused to collide at high pressure the two-component system in the space in a vacuum state generated in the discharge head, whereby the volume ratio satisfying the space created within the discharge head of the high pressure foamed urethane material is 80% or more Urethane material casting method, characterized by opening when
[0012]
( 2 ) The casting method according to (1 ), wherein the collision mixing of the two component systems is performed at a pressure of 5 to 30 MPa.
( 3 ) A method for casting a urethane roller comprising a cored bar and a urethane foam layer provided integrally on the outer periphery of the cored bar, the cored bar being penetrated on the center line of the molding die The casting method according to (1) or (2) , wherein the injection is performed in a state where
( 4 ) The casting method according to any one of (1) to ( 3 ), wherein the injection is performed at a supply amount of the urethane material of 1 to 50 g / sec, and ( 5 ) a polyol component system A storage tank; an isocyanate component-based storage tank; an opposing two-component inlet, a cleaning rod, a plunger, and a discharge head having a high-pressure foamed urethane material discharge port; and the two storage tanks in the casting apparatus having a pair of oil Zhuang piston to flow into the head out ejection by circulating independently both component from in conjunction with a timer to the discharge port, the discharge and forward cleaning rod and plunger When there is no more space in the head, it closes, and the cleaning rod and plunger move backward to create a high-pressure foamed urethane material in the space created in the discharge head. Casting apparatus urethane rollers, characterized in that the volume ratio that satisfies the space created in the output head is provided with a lid that opens and closes to open when it becomes 80% or more.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
FIG. 3 is a schematic diagram showing the state of the ejection head of the casting apparatus used in the method of the present invention. The ejection port 12 is provided with an opening / closing lid 16.
2A shows a state in which the hydraulic cleaning rod 11 has moved to the position of the discharge port 12 while cleaning the inside of the discharge head 1, as in FIG. The open / close lid 16 is opened when the cleaning rod 11 is moving, but the tip of the cleaning rod 11 reaches the position of the discharge port 12 to finish cleaning, and the space in the discharge head 1 is reached. Is no longer present and is in the state of (a).
[0014]
FIG. 2B shows a state in which the cleaning rod 11 is retracted and a space 15 is formed in the discharge head 1 as in FIG. 2B, but the open / close lid 16 remains closed. The space 15 in 1 is in a vacuum state without air.
FIG. 2C shows a state in which the plunger 13 is further moved backward to form a larger space 15 in the discharge head 1 and the inlets 14a and 14b of both component systems are opened, as in FIG. Show.
In the state of (c), both pressurized components are injected from the inflow ports 14a and 14b in opposite directions and collide and mix, but at the time of starting injection, the open / close lid 16 remains closed, Air does not exist in the space 15, and therefore air entrainment as shown in FIG. 2D does not occur.
After both components have collided and high pressure foaming has started, the open / close lid 16 is opened to bring the foamed urethane material into the molding die to be ejected from the ejection port 12 to the state (d). Although it is necessary, if it opens too early, air may enter from the discharge port 12 and air may be entrained. Therefore, the space generated in the discharge head 1 by the backward movement of the cleaning rod 11 and the plunger 13. In other words, when the volume ratio (hereinafter referred to as filling rate) filled with the high pressure foamed urethane material fills the space existing in the discharge head 1 at the time when high pressure foaming starts is 80% or more. It is preferable to open the opening / closing lid 16.
[0015]
The surface of the opening / closing lid 16 that is in contact with the discharge port 12 is preferably made of an elastic material such as rubber because sealing properties are required. However, if the frictional force against the protruding port is too strong, a force is required for opening and closing. Since there may be a timing shift, it is preferable to select one having an appropriate characteristic according to the opening / closing method and mechanism.
In FIG. 3, the opening / closing lid 16 is drawn as a separate object from the molding die, but the present invention aims to prevent air from entering the space inside the ejection head 1. Equivalent effects can be obtained by providing an opening / closing mechanism to the molding die in close contact with each other. The present invention includes such an embodiment.
[0016]
The high-pressure foaming in the present invention means that a polyol component system and an isocyanate component system as a urethane material are impact-mixed and foamed under high pressure, preferably at a pressure of 5 to 30 MPa, particularly 10 to 20 MPa.
In this case, the reason that the pressure pressure is 5 to 30 MPa is that if the pressure is higher than this, the supply amount of the discharge liquid from the discharge head 1 is too large, which is not suitable for casting of the urethane roller. is there. The preferable supply amount of the urethane material in the casting method of the present invention is 1 to 50 g / sec, particularly 3 to 40 g / sec.
[0017]
There is no restriction | limiting in particular as a polyol component which can be used as a urethane material, For example, polyether polyol, polytetramethylene ether glycol, THF-alkylene oxide copolymer polyol, polyester polyol, acrylic polyol, polyolefin polyol, ethylene-acetic acid A partially saponified product of a vinyl copolymer, a phosphate polyol, a halogen-containing polyol, or the like can be suitably used.
[0018]
The isocyanate component is not particularly limited, and not only general-purpose TDI, MDI, crude-MDI (polymeric MDI), and modified MDI, but also a special isocyanate may be used. Special isocyanates include, for example, 1,5-naphthalene diisocyanate, tolidine diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, transcyclohexane-1,4-diisocyanate, xylylene diisocyanate (XDI), hydrogenated- XDI, hydrogenated-MDI, lysine diisocyanate, triphenylmethane triisocyanate, tris (isocyanatephenyl) thiophosphate, tetramethylxylene diisocyanate, lysine ester triisocyanate, 1,6,11-undecane triisocyanate, 1,8-diisocyanate- 4-isocyanatomethyloctane, 1,3,6-hexamethylene triisocyanate, bicycloheptane triisocyanate Anate, trimethylhexamethylene diisocyanate and the like can be mentioned, and these can also be suitably used.
[0019]
As a urethane material, in addition to these polyurethane raw materials, a crosslinking agent, a foaming agent (water, low-boiling substances, etc.), a surfactant, a catalyst, and the like can be added, and thereby characteristics as desired can be obtained. . In addition, flame retardants and fillers, conductive agents such as ionic conductive agents and electronic conductive agents, and known fillers and cross-linking agents can be used as appropriate. Examples of ionic conductive agents include tetraethylammonium, tetrabutylammonium, dodecyltrimethylammonium (eg, lauryltrimethylammonium), hexadecyltrimethylammonium, octadecyltrimethylammonium (eg, stearyltrimethylammonium), benzyltrimethylammonium, modified fatty acid dimethylethyl Perchlorates such as ammonium, chlorates, hydrochlorides, bromates, iodates, borofluorides, sulfates, ethyl sulfates, carboxylates, ammonium salts such as sulfonates, lithium, Perchlorate, chlorate, hydrochloride, bromate, iodate, borofluoride, trifluoromethyl of alkali metals and alkaline earth metals such as sodium, potassium, calcium and magnesium Examples thereof include sulfates and sulfonates.
[0020]
Examples of the electronic conductive agent include conductive carbon such as ketjen black and acetylene black; carbon for rubber such as SAF, ISAF, HAF, FEF, GPF, SRF, FT, and MT; for ink subjected to oxidation treatment Examples thereof include carbon, pyrolytic carbon, natural graphite, and artificial graphite; conductive metal oxides such as tin oxide, titanium oxide, and zinc oxide; metals such as nickel, copper, silver, and germanium.
[0021]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described based on examples.
Examples 1-4
As shown in FIG. 1, it is provided between the hydraulic circuit of the violol component-based storage tank 2, the isocyanate component-based storage tank 3, the discharge head 1, the pair of hydraulic pistons 4a and 4b, and the hydraulic pistons 4a and 4b. By using a casting apparatus equipped with oil bypasses 5a and 5b, both components are ejected and collided at an ejection pressure of 15 MPa in the discharge head 1, and a urethane material is high-pressure foamed and injected into a molding die, The urethane roller was cast.
As the discharge head 1, the one provided with the opening / closing lid 16 shown in FIG. 3 is used. By setting the timer, the plunger 13 is retracted, the inflow ports 14 a and 14 b are opened, and ejection and collision of both components are started. When the high-pressure foamed urethane material satisfies a certain percentage of the volume of the discharge head space, the opening / closing lid 16 is opened. On the side of the opening / closing lid 16 in contact with the discharge port, a rubber and PTFE (polytetrafluoroethylene) film layer was provided with the PTFE film layer as the surface.
The contents of the polyol component and isocyanate component of the urethane material are as shown in Table 1.
[0022]
The results of changing the filling rate of the opening / closing lid 16 to 100 to 70% were as shown in Table 2.
The urethane rollers obtained in Examples 1 to 3 had no air entrainment and could be suitably used as a roller member. Further, the urethane roller obtained in Example 4 had some holes due to air entrainment, but was not so large that it could not be used as a roller member.
[0023]
Comparative Example 1
As the ejection head 1, the same operation as in Example 1 was carried out except that the one shown in FIG.
The results are as shown in Table 2. It was recognized that the surface of the roller had many holes due to the entrainment of air and was inferior in performance as a roller member.
[0024]
[Table 1]
Figure 0003983525
[0025]
[Table 2]
Figure 0003983525
[0026]
The “result” in Table 2 is a result of evaluation based on the following criteria based on the number of holes having a diameter of 1 mm or more due to air entrainment existing in the portion visible from the surface of the created roller.
○: 0 △: 1 to 3 ×: 4 or more [0027]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the problem of air entrainment in the high pressure foaming method is solved, and there are no problems such as deterioration of surface properties, non-uniform density, variation in roller performance, and the like. It is possible to obtain a urethane roller casting method and a casting apparatus capable of producing a urethane roller that can be suitably used as a member without generating industrial waste.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of a configuration of a casting apparatus.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a conventional discharge head and its operation sequence.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of an ejection head according to the present invention and its operation sequence.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Discharge head 2 Polyol component-type storage tank 3 Isocyanate component-type storage tank 4a, 4b Hydraulic piston 5a, 5b Oil bypass 6a, 6b Branch part 7a, 7b Circulation flow path 8a, 8b Discharge flow path 11 Cleaning rod 12 Discharge port 13 Plungers 14a and 14b Inlet 15 Space 16 Open / close lid

Claims (4)

ポリオール成分系とイソシアネート成分系とからなるウレタン材料を成型用型内に注入してウレタンフォーム層を形成させるに際し、両成分系を注型装置における吐出ヘッド内の、クリーニングロッドとプランジャーとが後退することにより生じた空間内で高圧下で衝突混合させ、高圧発泡させた状態で吐出ヘッドの吐出口から吐出させて成型用型内に注入するウレタン材料の注型方法において、吐出口に開閉蓋を設け、ウレタン材料を成型用型内に注入する時を除いては、当該開閉蓋を閉じて、吐出ヘッド内への空気の進入を防止し、かつ当該開閉蓋を、クリーニングロッドとプランジャーが前進して吐出ヘッド内に空間が存在しなくなった時点で閉じ、次に当該開閉蓋を閉じた状態でクリーニングロッドとプランジャーとを後退させ、それにより吐出ヘッド内に生じた真空状態の空間内で両成分系を高圧下で衝突させ、それにより高圧発泡したウレタン材料の吐出ヘッド内に生じた当該空間を満たす体積割合が80%以上となった時点で開くことを特徴とするウレタン材料の注型方法。When a urethane foam layer is formed by injecting a urethane material consisting of a polyol component system and an isocyanate component system into a molding die, the cleaning rod and plunger in the ejection head of the casting apparatus are retracted. In a casting method of urethane material that is collided and mixed under high pressure in a space generated by discharging and discharged from the discharge port of the discharge head in a high-pressure foamed state and injected into a molding die, an opening / closing lid is provided at the discharge port Except when injecting urethane material into the mold, the opening / closing lid is closed to prevent air from entering the discharge head, and the opening / closing lid is connected to the cleaning rod and plunger. Close when the space is no longer present in the discharge head and then move the cleaning rod and plunger backward with the open / close lid closed. The two component systems collided under high pressure in a vacuum space generated in the discharge head by the above, whereby the volume ratio satisfying the space generated in the discharge head of the urethane material foamed with high pressure became 80% or more. A casting method of urethane material characterized by opening at the time. 前記両成分系の衝突混合を、圧力5〜30MPaにて行うことを特徴とする請求項1に記載の注型方法。 The casting method according to claim 1, wherein the collision mixing of the two component systems is performed at a pressure of 5 to 30 MPa. 芯金と、該芯金の外周に一体成形により設けられたウレタンフォーム層とを備えるウレタンローラの注型方法であって、前記成型用型の中心線上に該芯金が貫設された状態にて前記注入を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の注型方法。 A casting method of a urethane roller comprising a cored bar and a urethane foam layer provided by integral molding on the outer periphery of the cored bar, wherein the cored bar is provided in a state of being penetrated on the center line of the molding die 3. The casting method according to claim 1, wherein the injection is performed. 前記注入を、前記ウレタン材料の供給量1〜50g/secにて行うことを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の注型方法。 The casting method according to any one of claims 1 to 3, wherein the injection is performed at a supply amount of the urethane material of 1 to 50 g / sec.
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