JP4203953B2

JP4203953B2 - 給紙搬送用ロール

Info

Publication number: JP4203953B2
Application number: JP2003348295A
Authority: JP
Inventors: 修平野田; 仁白坂
Original assignee: Synztec Co Ltd
Current assignee: Synztec Co Ltd
Priority date: 2003-10-07
Filing date: 2003-10-07
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2023-10-07
Also published as: JP2005112535A

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、各種プリンター等の各種ＯＡ機器等の各種給紙または搬送ロールに用いられる給紙搬送用ロールに関する。

従来、各種ＯＡ機器の給紙・搬送用のロールは、搬送力が大きく、耐摩耗性に優れることが求められている。このような理由から、従来よりＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム）が、機械的強度に優れ、高い摩擦係数を有するロールの素材として用いられている。

しかしながら、近年のＯＡ機器の長寿命化、高速化に伴い、ＥＰＤＭでは満足な耐磨耗性が得られないという問題がある。

一方、耐摩耗性の面で優れるウレタン素材が給紙搬送用ロールの素材として検討されている。

しかしながら、低硬度のものが困難であるため、給紙性能に劣るという問題がある。すなわち、注型ウレタンではＪＩＳＡタイプデュロメータで５０°が低硬度の限界であり、これより低硬度にすると、耐久性の面で使用することができない。

また、ミラブル型ウレタンとしては、耐加水分解性に優れ且つ機械的特性も良好なε−カプロラクトン系のポリウレタンを用いた給紙ロールを開発した（特許文献１参照）。しかしながら、低硬度化すると、耐摩耗性が低下してしまい、実用化できるものはないのが現状である。

給紙搬送用ロール、特に、給紙部に用いられる給紙ロールの用途では、給紙性能を得るために、低硬度且つ高反発弾性である必要があり、この上で、耐久性が要求される。

特開平１１−００５６３７号公報

本発明は、上述した事情に鑑み、ポリウレタン材質で、低硬度で高反発弾性で良好な給紙性能を有し、且つ高破断強度で耐久性が高く、圧縮永久ひずみも高くない給紙搬送用ロールを提供することを課題とする。

前記課題を解決する本発明の第１の態様は、ポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＧ）と、２つの水酸基を有するアリルエーテル類と、ポリイソシアネートとを反応させてなるポリウレタンを硫黄にて架橋してなる弾性体からなることを特徴とする給紙搬送用ロールにある。

本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記ポリイソシアネートのイソシアネート基モル量ＮＣＯと、前記ＰＴＭＧ及び前記アリルエーテル類の総水酸基モル量ＯＨとの比Ｋ＝ＮＣＯ／ＯＨが、０．９６以上１．０６以下であることを特徴とする給紙搬送用ロールにある。

本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記ＰＴＭＧの水酸基モル量ＯＨ１と、前記アリルエーテル類の水酸基モル量ＯＨ２との比Ｌ＝ＯＨ１／ＯＨ２が、１．５以上８．０以下であることを特徴とする給紙搬送用ロールにある。

本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記ＰＴＭＧの数平均分子量が、８００乃至２０００であることを特徴とする給紙搬送用ロールにある。

本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様において、前記アリルエーテル類が、グリセリンモノアリルエーテルであることを特徴とする給紙搬送用ロールにある。

本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様において、前記ポリイソシアネートが、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）であることを特徴とする給紙搬送用ロールにある。

本発明の第７の態様は、第１〜６の何れかの態様において、前記弾性体のゴム硬度Ｈｓ（Ａタイプ）が３０〜５０°で、反発弾性が５０〜９５％であり、引張強度が５ＭＰａ以上であり、７０℃、２４時間で２５％圧縮条件下での圧縮永久ひずみが３０％以下であることを特徴とする給紙搬送用ロールにある。

本発明によれば、低硬度で高反発弾性で給紙性能に優れたものであり、且つ高破断強度で、圧縮永久ひずみも十分に小さく耐久性に優れる給紙搬送用ロールを提供することができる。

本発明の給紙搬送用ロールは、ウレタン素材の長鎖ポリオールとして、ポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＧ）を選択すると共に、短鎖ポリオールとして硫黄架橋部位となる、２つの水酸基を有するアリルエーテル類を用い、これをポリイソシアネートとを反応させてなるポリウレタンを、硫黄にて架橋してなる弾性体を用いたものである。

ここで、ＰＴＭＧは、数平均分子量が８００乃至２０００であるものを用いるのが好ましい。これ以上高分子量だと混練りし難く、これより低分子量だと十分な機械的強度が得られないからである。

２つの水酸基を有するアリルエーテル類は、特に限定されないが、機械的強度および圧縮永久ひずみを向上させるためには低分子量のものが好ましく、例えば、グリセリンモノアリルエーテルを例示することができる。なお、短鎖ジオールは、これ以外に用いないのが好ましい。

また、本発明で用いるポリイソシアネートは、例えば、芳香族系のポリイソシアネート、例えば、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、３，３−ジメチルジフェニル−４，４’−ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）などを用いるのが好ましい。これは、機械的強度および圧縮永久ひずみを向上させるためであるが、特に、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）を用いるのが好ましい。

本発明では、このようなポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＧ）と、２つの水酸基を有するアリルエーテル類と、ポリイソシアネートとを反応させてなるポリウレタンを得るが、配合割合は特に限定されない。しかしながら、目的の特性を得るためには、ポリイソシアネートのイソシアネート基モル量ＮＣＯと、ＰＴＭＧ及びアリルエーテル類の総水酸基モル量ＯＨとの比Ｋ＝ＮＣＯ／ＯＨが、０．９６以上１．０６以下となるように配合するのが好ましい。Ｋ値がこれより小さいと、粘度が小さすぎて加工性に支障があり、一方、これより大きいと、架橋前に固化して混練りすることができない。

また、ＰＴＭＧの水酸基モル量ＯＨ１と、前記アリルエーテル類の水酸基モル量ＯＨ２との比Ｌ＝ＯＨ１／ＯＨ２が、１．５以上８．０以下であるのが好ましい。Ｌ値がこれより大きいと、低硬度化を図ることができず、一方、これより小さいと、硫黄加硫できなくなる。

本発明では、このようにして得られるポリウレタンに、硫黄及び加硫促進剤を添加して加硫することにより得られる弾性体を成形することにより、給紙搬送用ロールとする。

この際、補強するための充填剤、可塑剤、及びその他の添加剤を添加してもよい。補強剤としては、例えば、カーボンブラック、ホワイトカーボンを挙げることができるが、汚染防止の点でホワイトカーボンを用いるのが好ましい。また、可塑剤としては、各種可塑剤を用いることができるが、ブリーディングによる汚染を防止するためには、ジ−（２−エチルヘキシル）フタレートを用いるのが好ましい。

なお、加硫条件も一般的なものでよい。加硫温度は、例えば、１４０℃〜１６０℃程度である。

本発明では、特定のポリオールの組み合わせ、且つ硫黄加硫することで、低硬度で機械的強度も高く、耐久性に優れたものとなるが、例えば、ゴム硬度Ｈｓ（Ａタイプ）が３０〜５０°で、反発弾性が５０〜９５％であり、引張強度が５ＭＰａ以上であり、７０℃、２４時間で２５％圧縮条件下での圧縮永久ひずみが３０％以下である弾性体を得ることができる。

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

（実施例１）
数平均分子量１４００のＰＴＭＧ（三菱化学（株）製）と、グリセリンモノアリルエーテル（ダイソー社製）と、ＭＤＩとを、上述したＫ値１．０３、Ｌ値３．００となるように配合して反応させポリウレタンを得た。得られたポリウレタン組成物１００重量部に対し、可塑剤としてジ−（２−エチルヘキシル）フタレート３０重量部、補強剤としてホワイトカーボン１０重量部を添加し、さらに硫黄およびチアゾール系加硫促進剤を添加して混練りし、１５０℃で２０分間の条件でプレス成形して給紙ロールおよび試験片を得た。

（実施例２）
数平均分子量が１０００のＰＴＭＧを用いた以外は実施例１と同様にして給紙ロールおよび試験片を得た。

（実施例３）
数平均分子量が２０００のＰＴＭＧを用いた以外は実施例１と同様にして給紙ロールおよび試験片を得た。

（実施例４）
Ｋ値が０．９７となるように配合した以外は実施例１と同様にして給紙ロールおよび試験片を得た。

（実施例５）
Ｋ値が１．０５となるように配合した以外は実施例１と同様にして給紙ロールおよび試験片を得た。

（実施例６）
Ｌ値が１．８となるように配合した以外は実施例１と同様にして給紙ロールおよび試験片を得た。

（実施例７）
Ｌ値が６．４となるように配合した以外は実施例１と同様にして給紙ロールおよび試験片を得た。

（比較例１）
数平均分子量が３０００のＰＴＭＧを用いた以外は実施例１と同様にして給紙ロールおよび試験片を得た。

（比較例２）
数平均分子量が６５０のＰＴＭＧを用いた以外は実施例１と同様にして給紙ロールおよび試験片を得た。

（比較例３）
Ｋ値が０．９５となるように配合した以外は実施例１と同様にして給紙ロールおよび試験片を得たが、混練りの際の粘度が低すぎて加工性に支障があった。

（比較例４）
Ｋ値が１．０７となるように配合した以外は実施例１と同様にして操作したが、加硫前に固化して成形不可能であった。

（比較例５）
Ｌ値が１．２となるように配合した以外は実施例１と同様にして給紙ロールおよび試験片を得た。

（比較例６）
Ｌ値が９．４となるように配合した以外は実施例１と同様にして操作したが、加硫ができず、成形できなかった。

（比較例７）
ε−カプロラクトンおよびＭＤＩを反応させてなるミラブルウレタン１００重量部に、可塑剤としてジ−（２−エチルヘキシル）フタレート３０重量部、補強剤としてホワイトカーボン１０重量部を添加し、さらに過酸化物（ジクミルヘルオキシド）およびトリアリルイソシアヌレートを添加して混練りし、１５０℃で２０分間の条件でプレス成形して給紙ロールおよび試験片を得た。

（比較例８）
実施例１と同様にして得たミラブルウレタン１００重量部に、可塑剤としてジ−（２−エチルヘキシル）フタレート３０重量部、補強剤としてホワイトカーボン１０重量部を添加し、さらに過酸化物（ジクミルヘルオキシド）およびトリアリルイソシアヌレートを添加して混練りし、１５０℃で２０分間の条件でプレス成形して給紙ロールおよび試験片を得た。

（比較例９）
ゴム硬度３５°相当のＥＰＤＭを用いて給紙ロールを製造した。

（比較例１０）
ゴム硬度６０°相当のＥＰＤＭを用いて給紙ロールを製造した。

（試験例１）
各実施例及び比較例のテストサンプルについて、ＪＩＳＫ６２５３のゴム硬度Ｈｓ（タイプＡデュロメータ）、ＪＩＳＫ６２５５に準拠したリュプケ式反発弾性試験装置による反発弾性Ｒｂ（％）、ＪＩＳＫ６２５１による引張強度Ｔｂ（ＭＰａ）、ＪＩＳＫ６２５１による切断時伸びＥｂ（％）、ＪＩＳＫ６２５２による引裂強度Ｔｒ（ｋＮ／ｍ）、ＪＩＳＫ６２６２による７０℃、２４時間で２５％圧縮条件下での圧縮永久ひずみＣｓ（％）をそれぞれ測定した。この結果を表１に示す。

この結果、実施例のものは、低硬度、高反発弾性であり、機械的強度も高く、圧縮永久ひずみが小さいことが確認された。一方、ＰＴＭＧの分子量が３０００と大きい比較例１では圧縮永久ひずみが大きく、分子量が６５０と小さい比較例２では反発弾性が３５と小さくなり、共に実用に問題があることがわかった。また、Ｋ値が小さい比較例３では加工性に支障があり、一方、Ｋ値が大きい比較例４では加硫前に固化してしまい、また、Ｌ値が小さい比較例５では低硬度化を図ることができず、一方、Ｌ値が大きい比較例６では加硫ができないことがわかった。また、ε−カプロラクトンを用いた比較例７およびＰＴＭＧを用いたが過酸化物で加硫した比較例８では引張強度が小さく、実用に耐えないことがわかった。さらに、ＥＰＤＭを用いた比較例９および１０では、低硬度品では引張強度が小さく、また、低硬度品でも高硬度品でも後述するように、耐久性の面で不十分であった。

（試験例２）：耐久試験
上述した各実施例及び比較例のそれぞれの給紙ロールを、当該ロールに高負荷を与えるために紙と当該ロールに線速差をつけた装置に取り付け、２５０００回転の耐久試験を行い、試験前後の摩擦係数及び外径の変化量を測定した。測定結果を表２に示す。

この耐久試験は、図１に示すように、回転自在に設けられたフリーロール１２を、各給紙ロール１１に対して、ロール紙１３から送り出される紙を挟んで荷重５００ｇｆで圧接して行った。なお、給紙ロール回転速度：４００ｒｐｍ、給紙ロール回転回数：２５０００回転、紙種：６４ｇ／ｍ^２のロール紙、紙送り速度：２０ｍｍ／ｓｅｃ、給紙ロール寸法：外径２４ｍｍ、内径１６ｍｍ、幅２４ｍｍにて行った。

また、摩擦係数μは、図２に示すように、回転自在に設けられたフリーロール１２を、固定状態で配置した各給紙ロール１１に対して、紙１４を挟んで荷重２００ｇｆで圧接し、紙１４の一端に取り付けたロードセル１５を引き出したときに測定された荷重Ｑ（Ｎ）を求め、下記式より計算した。なお、測定環境：２４℃×５２％ＲＨとした。
（式）
μ＝Ｑ（Ｎ）／（３００ｇｆ×０．００９８）

この結果、実施例の給紙ロールは、耐久性の面で問題なかったが、過酸化物加硫の比較例７，８の給紙ロールおよびＥＰＤＭを用いた比較例９，１０の給紙ロールは、外径変化率が大きく、耐久性の面で不十分であった。

試験例２の耐久試験機を示す概略図である。試験例２の摩擦係数測定装置を示す概略図である。

符号の説明

１１給紙ロール
１２フリーロール
１３ロール紙
１４紙
１５ロードセル

Claims

ポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＧ）と、２つの水酸基を有するアリルエーテル類と、ポリイソシアネートとを反応させてなるポリウレタンを硫黄にて架橋してなる弾性体からなることを特徴とする給紙搬送用ロール。
請求項１において、前記ポリイソシアネートのイソシアネート基モル量ＮＣＯと、前記ＰＴＭＧ及び前記アリルエーテル類の総水酸基モル量ＯＨとの比Ｋ＝ＮＣＯ／ＯＨが、０．９６以上１．０６以下であることを特徴とする給紙搬送用ロール。
請求項１又は２において、前記ＰＴＭＧの水酸基モル量ＯＨ１と、前記アリルエーテル類の水酸基モル量ＯＨ２との比Ｌ＝ＯＨ１／ＯＨ２が、１．５以上８．０以下であることを特徴とする給紙搬送用ロール。
請求項１〜３の何れかにおいて、前記ＰＴＭＧの数平均分子量が、８００乃至２０００であることを特徴とする給紙搬送用ロール。
請求項１〜４の何れかにおいて、前記アリルエーテル類が、グリセリンモノアリルエーテルであることを特徴とする給紙搬送用ロール。
請求項１〜５の何れかにおいて、前記ポリイソシアネートが、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）であることを特徴とする給紙搬送用ロール。
請求項１〜６の何れかにおいて、前記弾性体のゴム硬度Ｈｓ（Ａタイプ）が３０〜５０°で、反発弾性が５０〜９５％であり、引張強度が５ＭＰａ以上であり、７０℃、２４時間で２５％圧縮条件下での圧縮永久ひずみが３０％以下であることを特徴とする給紙搬送用ロール。