JP4205527B2 - Rubber roller and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、ゴムローラーに関するものであり、特に、電子写真複写機等に用いられる帯電用ゴムローラー、現像用ゴムローラー、転写用ゴムローラー、定着用ゴムローラー、紙送り用ゴムローラー等に用いられるゴムローラー及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a rubber roller, and in particular, it is used for a charging rubber roller, a developing rubber roller, a transfer rubber roller, a fixing rubber roller, a paper feeding rubber roller, etc. used in an electrophotographic copying machine or the like. The present invention relates to a rubber roller and a manufacturing method thereof.

レーザープリンター、ファクシミリ等の電子写真装置には帯電ローラー、現像ローラー、転写ローラー等、多数のゴムローラーが用いられている。これらのゴムローラーは、例えば軸体とその外周上に形成される1層あるいは2層以上の加硫ゴム層で構成されるのが一般的である。さらに上記ゴムローラーは、例えば装置本体、あるいはカートリッジ本体の軸受け部分に固定して回転させるため、通常、両端に軸体を露出させた部分を設けて使用される。   Many rubber rollers such as a charging roller, a developing roller, and a transfer roller are used in an electrophotographic apparatus such as a laser printer and a facsimile. These rubber rollers are generally composed of, for example, a shaft body and one or more vulcanized rubber layers formed on the outer periphery thereof. Furthermore, since the rubber roller is fixed to a bearing portion of the apparatus main body or the cartridge main body and rotated, for example, the rubber roller is usually used by providing portions with exposed shaft bodies at both ends.

上記用途に用いられる軸体は通常、メッキを施したものが使用される。メッキとしては黄銅メッキ、亜鉛メッキ等、多数存在するが、中でも無電解ニッケルメッキが一般的に使用される。無電解ニッケルメッキの特徴の1つとしてメッキ液中の還元剤の種類によって皮膜中に混入する元素が異なることが挙げられ、例えば次亜リン酸化合物を還元剤とした場合はリン、水素化ホウ素化合物ではホウ素が混入する。一方、ヒドラジンやホルマリンのようにほとんど混入しない場合もある。このような無電解ニッケルメッキ法は化学メッキとも呼ばれ、メッキ液中に含まれる還元剤によって金属イオンを還元析出させる純粋な化学反応に基づいた方法である。該メッキ法は電気を利用して行なわれる電解ニッケルメッキ法に比べ、メッキ皮膜の厚さが均一で高い寸法精度が得られ、かつピンホールが発生しにくいため耐食性に優れるといった利点がある。
特開平11−70594号公報 特公平7−74056号公報 岡村寿郎、川岸重光、神戸徳蔵、鷹野修;「無電解めっきの応用」、p170〜173、(1991)、槙書店
As the shaft used for the above-mentioned purposes, a plated body is usually used. There are many platings such as brass plating and zinc plating. Among them, electroless nickel plating is generally used. One of the characteristics of electroless nickel plating is that the elements mixed in the coating differ depending on the type of reducing agent in the plating solution. For example, when a hypophosphite compound is used as the reducing agent, phosphorus, borohydride In the compound, boron is mixed. On the other hand, it may be hardly mixed like hydrazine and formalin. Such an electroless nickel plating method is also called chemical plating, and is a method based on a pure chemical reaction in which metal ions are reduced and deposited by a reducing agent contained in the plating solution. Compared with the electrolytic nickel plating method that uses electricity, the plating method has the advantage that the thickness of the plating film is uniform, high dimensional accuracy is obtained, and pinholes are less likely to occur, so that the corrosion resistance is excellent.
JP-A-11-70594 Japanese Patent Publication No. 7-74056 Toshio Okamura, Shigemitsu Kawagishi, Tokuzo Kobe, Osamu Takano; “Application of Electroless Plating”, p170-173, (1991), Tsuji Shoten

しかし、無電解ニッケルメッキを施した軸体の外周上に硫黄もしくは分子構造に硫黄原子を含む加硫剤のうち、少なくとも1つを含む未加硫ゴム組成物を被覆した後、加硫する場合、該メッキ皮膜の変色および加硫ゴムの固着が発生し、ゴム層非形成部分に軸体のメッキ表面を露出させる際におけるゴムが除去不可能となる。そのため後工程にて清掃および除去する必要が生じ、コストアップや品質バラツキにつながる。また変色やゴム固着が発生しなくてもゴム層除去の際にメッキ皮膜が共に剥離し、メッキ本来の耐食性が損なわれるといった問題が発生する。   However, when vulcanizing after coating an unvulcanized rubber composition containing at least one of sulfur or a vulcanizing agent containing a sulfur atom in the molecular structure on the outer periphery of a shaft body subjected to electroless nickel plating As a result, discoloration of the plating film and fixation of the vulcanized rubber occur, making it impossible to remove the rubber when the plated surface of the shaft body is exposed at the portion where the rubber layer is not formed. Therefore, it is necessary to clean and remove in a later process, leading to cost increase and quality variation. Even if discoloration or rubber sticking does not occur, the plating film peels off when the rubber layer is removed, and the original corrosion resistance of the plating is impaired.

上記問題の対策として、特開平11−70594号公報に、無電解ニッケルメッキを施した軸体外周上でゴム層を形成させない部分に対し離型剤を塗布する方法が提案されている。しかしながらこのように離型剤を塗布すると、ゴム層の成形方法によっては軸体とゴム層との間で接着不良が発生する場合がある。例えば、未加硫ゴムを押出すと同時に軸体を押出し機のクロスヘッドダイに連続的に通過させて軸体外周上に未加硫ゴムを被覆する場合、離型剤塗布部分とゴムとが密着できないために上記の接着不良の原因となるゴムすべりが生じるという問題が発生する。   As a countermeasure against the above problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-70594 proposes a method of applying a release agent to a portion where a rubber layer is not formed on the outer periphery of a shaft body subjected to electroless nickel plating. However, when the release agent is applied in this manner, adhesion failure may occur between the shaft body and the rubber layer depending on the molding method of the rubber layer. For example, when unvulcanized rubber is extruded and the shaft body is continuously passed through the crosshead die of the extruder to coat the unvulcanized rubber on the outer periphery of the shaft body, the part to which the release agent is applied and the rubber are Since it cannot adhere, the problem that the rubber | gum slip which causes said adhesion failure arises will generate | occur | produce.

一方、特開昭62−135953号公報には、無電解ニッケルメッキ皮膜に対してクロム酸処理あるいは熱処理を施すことでメッキ皮膜表面を酸化することで硫黄に対して不活性化することが提案されている。しかしながらニッケルメッキ皮膜の表面を酸化させる場合、膜厚が薄いと加硫時にメッキ表面の変色等が発生し、また膜厚が厚くなると表面の変色および導電性不良が発生するという問題がある。   On the other hand, JP-A-62-135953 proposes to inactivate sulfur by oxidizing the surface of the plating film by subjecting the electroless nickel plating film to chromic acid treatment or heat treatment. ing. However, when oxidizing the surface of the nickel plating film, there is a problem that if the film thickness is thin, discoloration of the plating surface occurs during vulcanization, and if the film thickness is thick, discoloration of the surface and poor conductivity occur.

更に、クロム酸処理に関しては環境面から廃水設備に多大な費用がかかるだけでなく廃止される方向にある。   Furthermore, regarding chromic acid treatment, wastewater facilities are not only costly but also in the direction of being abolished.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、無電解ニッケルーリンメッキを施した軸体の外周上に加硫ゴム層を有するゴムローラーにおいて、該メッキ皮膜の変色およびゴム層除去の際にゴム固着が発生せず、低コストかつ容易に製造できるゴムローラーを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances. In a rubber roller having a vulcanized rubber layer on the outer periphery of a shaft body subjected to electroless nickel-phosphorus plating, the rubber is removed when the plating film is discolored and the rubber layer is removed. An object of the present invention is to provide a rubber roller that does not cause sticking and can be easily manufactured at low cost.

本発明者らは無電解ニッケルーリンメッキ皮膜の変色およびゴム固着、あるいはメッキ剥離の要因についてXPS(X線光電子分光分析)等の表面分析により鋭意検討を行なった結果、上記要因は該メッキ中のニッケル成分と加硫剤である硫黄成分との化学反応であることを突き止めた。さらに検討を行なった結果、無電解ニッケルーリンメッキ皮膜中に一リン化三ニッケル(Ni3P)を形成させることにより、ゴム中に含まれる硫黄成分と該メッキ中のニッケル成分との反応を抑制し、該メッキ皮膜の変色および加硫ゴムの固着を防止することができることを見出した。 As a result of intensive investigations by surface analysis such as XPS (X-ray photoelectron spectroscopic analysis) on the cause of discoloration of the electroless nickel-phosphorous plating film and adhesion of rubber, or peeling of the plating, the above-mentioned factors are The chemical reaction between the nickel component and the sulfur component as a vulcanizing agent was determined. As a result of further investigation, by forming trinickel monophosphide (Ni 3 P) in the electroless nickel-phosphorous plating film, the reaction between the sulfur component contained in the rubber and the nickel component in the plating is suppressed. The present inventors have found that discoloration of the plating film and adhesion of vulcanized rubber can be prevented.

すなわち、本発明は、軸体上に無電解ニッケルーリンメッキにより形成された少なくともリンとニッケルとを含むメッキ皮膜とメッキ皮膜上に硫黄若しくは分子構造に硫黄原子を含む加硫剤のうち、少なくとも1つを添加した未加硫ゴム組成物を加硫して形成されたゴム層とを有するゴムローラーにおいて、軸体上のメッキ皮膜中に一リン化三ニッケル(Ni3P)が存在することを特徴とするゴムローラーである。更に、一リン化三ニッケル(Ni3P)は、前記メッキ皮膜中のリン含有量が8質量%〜20質量%であると効率的に形成できる。 That is, the present invention provides at least one of a plating film containing at least phosphorus and nickel formed by electroless nickel-phosphorus plating on a shaft, and a vulcanizing agent containing sulfur or a sulfur atom in the molecular structure on the plating film. In a rubber roller having a rubber layer formed by vulcanizing an unvulcanized rubber composition to which one is added, trinickel monophosphate (Ni 3 P) is present in the plating film on the shaft body. It is a featured rubber roller. Furthermore, trinickel monophosphide (Ni 3 P) can be efficiently formed when the phosphorus content in the plating film is 8% by mass to 20% by mass.

本発明のゴムローラーは、無電解ニッケルーリンメッキを施した軸体上のメッキ皮膜中に一リン化三ニッケル(Ni3P)が存在するので、無電解ニッケルーリンメッキを施した軸体の外周上に硫黄若しくは分子構造に硫黄原子を含む加硫剤のうち、少なくとも1つを含む未加硫ゴム組成物を被覆した後、加硫する場合でも、メッキ皮膜上の変色およびゴム固着が発生せず、またゴム層非形成部のゴムを取り除く際のメッキ剥離も発生しない。したがって耐食性や導電性等に何ら影響を与えず、かつ低コストで加工性の良いゴムローラーを提供できる。 Since the rubber roller of the present invention has trinickel phosphide (Ni 3 P) in the plating film on the shaft body subjected to electroless nickel-phosphorus plating, the outer periphery of the shaft body subjected to electroless nickel-phosphorus plating Even when vulcanized after coating an unvulcanized rubber composition containing at least one of sulfur or molecular structure containing a sulfur atom on the surface, discoloration and rubber sticking on the plating film may occur. In addition, plating peeling does not occur when the rubber in the rubber layer non-formed part is removed. Therefore, it is possible to provide a rubber roller that does not affect the corrosion resistance, conductivity, etc., and that is low in cost and good in workability.

以下、本発明について詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明においてはまず、無電解ニッケルーリンメッキを施した軸体を用いる。軸体としては特に制限されるものではなく、中空状あるいは中実状であっても差し支えなく使用できる。また材質についても特に制限されるものではなく、鉄製あるいは鋼製等、ゴムローラー製造用として従来公知のものが使用できる。   In the present invention, first, a shaft body subjected to electroless nickel-phosphorus plating is used. The shaft body is not particularly limited, and can be used even if it is hollow or solid. Also, the material is not particularly limited, and conventionally known materials such as iron or steel can be used for rubber roller production.

上記軸体に施される無電解ニッケルーリンメッキ皮膜のメッキ方法についても特に制限されることなく、従来公知の無電解ニッケルーリンメッキ法で行なわれる。無電解ニッケルーリンメッキ法はメッキ皮膜の厚さが均一で高い寸法精度が得られ、かつピンホールが発生しにくいため耐食性に優れるといった観点からゴムローラー用の軸体において特に好ましいメッキ方法である。   The method for plating the electroless nickel-phosphorous plating film applied to the shaft body is not particularly limited, and is performed by a conventionally known electroless nickel-phosphorous plating method. The electroless nickel-phosphorus plating method is a particularly preferable plating method for a shaft body for a rubber roller from the viewpoint that the thickness of the plating film is uniform, high dimensional accuracy is obtained, and pinholes are not easily generated, so that the corrosion resistance is excellent.

本発明では上記無電解ニッケルーリンメッキ皮膜中に一リン化三ニッケル(Ni3P)が含まれているものが使用される。通常、該メッキ皮膜の組成は主にニッケルおよびリンで構成されており、該皮膜中のリンはメッキ液の濃度、組成、pH、メッキ温度および時間等の条件により2質量%〜20質量%まで含有量を変えることができる。リン含有量が多いほど耐摩耗性および耐食性良くなるが、皮膜が脆くなるため20質量%以上では実用性に乏しいと思われる。 In the present invention, an electroless nickel-phosphorus plating film containing trinickel monophosphide (Ni 3 P) is used. Usually, the composition of the plating film is mainly composed of nickel and phosphorus, and the phosphorus in the film is 2% by mass to 20% by mass depending on conditions such as the concentration, composition, pH, plating temperature and time of the plating solution. The content can be changed. The higher the phosphorus content, the better the wear resistance and corrosion resistance. However, since the film becomes brittle, it seems that the practicality is poor at 20% by mass or more.

一方、該皮膜中のリンはエネルギーを加えることによりニッケルと反応して結晶化し、一リン化三ニッケル(Ni3P)を形成する(例えば非特許文献1)。無電解ニッケル皮膜の変色およびゴム固着は該皮膜中のニッケル成分とゴム中の硫黄成分との化学反応が原因であるが、これは単体ニッケル成分と硫黄成分との反応であり、リン化ニッケル化合物とは反応しない。さらに単体ニッケルが結晶化を経て一リン化三ニッケル(Ni3P)と変化するため、単体ニッケルの絶対量が減少し、硫黄成分との反応を抑制できる。また一リン化三ニッケル(Ni3P)は侵入型化合物の性質を有するため、耐摩耗性、耐食性および導電性に何ら悪影響を及ぼさない。 On the other hand, phosphorus in the film reacts with nickel by applying energy and crystallizes to form trinickel monophosphide (Ni 3 P) (for example, Non-Patent Document 1). The discoloration of the electroless nickel film and the rubber fixation are caused by a chemical reaction between the nickel component in the film and the sulfur component in the rubber. This is a reaction between the simple nickel component and the sulfur component. Does not react. Furthermore, since simple nickel changes to trinickel monophosphide (Ni 3 P) through crystallization, the absolute amount of simple nickel is reduced, and the reaction with the sulfur component can be suppressed. Trinickel monophosphide (Ni 3 P) has the properties of an interstitial compound, and therefore has no adverse effect on wear resistance, corrosion resistance, and conductivity.

本発明の効果は上記軸体に施される無電解ニッケル−リンメッキ皮膜中に少なくとも一リン化三ニッケル(Ni3P)が含まれていれば得ることができる。ただし、リン含有量が8質量%未満の場合、メッキ時にニッケル成分とリン成分とが安定な結晶状態で析出し、またリン含有量も少ないためにニッケル成分とリン成分との反応がしにくくなる。したがって本発明の効果を発揮するために必要な量の一リン化三ニッケル(Ni3P)を得るためにはかなりのエネルギーが必要となるため、コスト及び条件面で厳しくなる。 The effect of the present invention can be obtained if at least trinickel monophosphide (Ni 3 P) is contained in the electroless nickel-phosphorous plating film applied to the shaft body. However, when the phosphorus content is less than 8% by mass, the nickel component and the phosphorus component are precipitated in a stable crystal state during plating, and the reaction between the nickel component and the phosphorus component is difficult because the phosphorus content is small. . Accordingly, a considerable amount of energy is required to obtain the amount of trinickel phosphide (Ni 3 P) necessary for exhibiting the effects of the present invention, which is strict in terms of cost and conditions.

一方、リン含有量が8質量%以上ではメッキ皮膜は非晶質状態で析出するため、ニッケル成分とリン成分との反応が進行しやすく、本発明の効果を発揮するために必要な量の一リン化三ニッケル(Ni3P)を容易に形成することができる。したがって該メッキ皮膜中のリン含有量が8質量%以上であれば本発明の効果を得ることができるが、20質量%を超えるとメッキ本来の特性が失われ、耐食性や耐磨耗性が著しく低下する。以上の観点から本発明のゴムローラーの軸体に施される無電解ニッケル−リンメッキは該メッキ皮膜中のリン含有量が8質量%〜20質量%のものが好ましく、8質量%〜16質量%がより好ましい。 On the other hand, when the phosphorus content is 8% by mass or more, since the plating film is deposited in an amorphous state, the reaction between the nickel component and the phosphorus component is likely to proceed, and one of the amounts necessary for exhibiting the effects of the present invention. Trinickel phosphide (Ni 3 P) can be easily formed. Therefore, if the phosphorus content in the plating film is 8% by mass or more, the effect of the present invention can be obtained, but if it exceeds 20% by mass, the original characteristics of plating are lost, and the corrosion resistance and wear resistance are remarkably increased. descend. From the above viewpoint, the electroless nickel-phosphorous plating applied to the shaft body of the rubber roller of the present invention preferably has a phosphorus content in the plating film of 8% by mass to 20% by mass, and 8% by mass to 16% by mass. Is more preferable.

本発明の効果はまず、無電解ニッケル−リン皮膜中のリンを活性化させ、一リン化三ニッケル(Ni3P)を形成させることにある。一リン化三ニッケル(Ni3P)を形成させる方法としてはメッキ皮膜中のリンを活性化し、結晶化するために必要な熱量を与えることができれば特に制限されない。例えば、熱風炉、誘導加熱、高周波およびレーザー等、従来公知の方法を使用することができる。但し、その方法が誘導加熱等の電気加熱である場合はメッキ基板となる軸体が導電性の金属であることが要求される。 The effect of the present invention is to first activate phosphorus in the electroless nickel-phosphorus film to form trinickel monophosphide (Ni 3 P). The method of forming trinickel monophosphide (Ni 3 P) is not particularly limited as long as it can provide phosphorus necessary for activating and crystallizing phosphorus in the plating film. For example, conventionally known methods such as a hot stove, induction heating, high frequency and laser can be used. However, when the method is electric heating such as induction heating, it is required that the shaft body serving as the plating substrate is a conductive metal.

加熱はどの様な雰囲気でもなんら問題なく行うことができる。但し、無電解ニッケル−リンメッキ皮膜表面の酸化による不具合が懸念されるような場合は、還元性雰囲気(水素ガス等)あるいは不活性ガス(アルゴンあるいは窒素ガス等)雰囲気で行うことが好ましい。200℃以上であれば、メッキ皮膜中のリンの活性化が進み、一リン化三ニッケル(Ni3P)の結晶化がより良好に進行するので加熱温度としては200℃〜700℃が好ましく使用される。例えば軸体が鉄の場合、軸体が600℃以上で変形してゴムローラーの軸体として使用できなくなることがある。また、高温条件では作業管理上困難が生じる。以上の点から200℃〜300℃がより好ましい。 Heating can be performed without any problem in any atmosphere. However, when there is a concern about problems due to oxidation of the electroless nickel-phosphorous plating film surface, it is preferably performed in a reducing atmosphere (hydrogen gas or the like) or an inert gas (argon or nitrogen gas or the like) atmosphere. If 200 ° C. or higher, the process proceeds activation of phosphorus in the plating film, 200 ° C. to 700 ° C. is preferably used as a heating temperature since the crystallization of the monophosphate of three nickel (Ni 3 P) proceeds more satisfactorily Is done. For example, when the shaft body is iron, the shaft body may be deformed at 600 ° C. or higher and cannot be used as the shaft body of the rubber roller. In addition, work management becomes difficult under high temperature conditions. From the above points, 200 ° C to 300 ° C is more preferable.

メッキ皮膜中の一リン化三ニッケル(Ni3P)の含有量は、3質量%〜70質量%とするのが好ましい。上限は特に規定されるものではないが、メッキ皮膜中のリンがすべて反応し一リン化三ニッケル(Ni3P)になった状態が上限となり、メッキ皮膜中のリン含有量によるが70質量%が上限となる。また、下限は、メッキ皮膜中の一リン化三ニッケル(Ni3P)の含有量が、3質量%以上であれば、メッキ表面の変色生じず、メッキ表面にゴム層が固着することもなかった。 The content of trinickel monophosphide (Ni 3 P) in the plating film is preferably 3% by mass to 70% by mass. The upper limit is not particularly specified, but the upper limit is the state in which all the phosphorus in the plating film has reacted to become trinickel monophosphide (Ni 3 P), depending on the phosphorus content in the plating film. Is the upper limit. Also, the lower limit is that if the content of trinickel phosphide (Ni 3 P) in the plating film is 3% by mass or more, discoloration of the plating surface does not occur, and the rubber layer does not adhere to the plating surface. It was.

本発明のゴムローラーにおいて軸体に被覆されるゴム組成物としては硫黄若しくは分子構造に硫黄原子が含まれる加硫剤を添加したものであれば特に制限されるものではなく、例えばエチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム(EPDM)、天然ゴム(NR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、クロロプレンゴム(CR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、エピクロルヒドリン系ゴム(CO、ECO、GECO)およびアクリルゴム(ACM)等、どのようなポリマー種を主成分とするゴム組成物であっても差し支えなく使用できる。   The rubber composition coated on the shaft in the rubber roller of the present invention is not particularly limited as long as sulfur or a vulcanizing agent containing a sulfur atom in the molecular structure is added. For example, ethylene-propylene- Diene copolymer rubber (EPDM), natural rubber (NR), butadiene rubber (BR), styrene-butadiene rubber (SBR), chloroprene rubber (CR), acrylonitrile butadiene rubber (NBR), epichlorohydrin rubber (CO, ECO, GECO) ) And acrylic rubber (ACM), and any rubber composition based on any polymer species can be used without any problem.

上記ゴム組成物に添加される加硫剤としては硫黄原子が含まれるものであれば特に制限されるものではなく従来公知のものが使用される。直接硫黄を添加するほか、硫黄供与体やトリアジンチオールおよび2,3ジメチルキノキサリンでも差し支えない。硫黄供与体としては例えば、テトラメチルチウラムジスルフィド(TETD)、テトラブチルチウラムジスルフィド(TBTD)、ジペンタメチレンチウラムジスルフィド(TRA)、2−(4'−モルホリノジチオ)ベンゾチアゾール(MDB)4−4‘−ジチオジモルホリン等が挙げられる。添加量はゴムローラーに要求される特性を満たしていれば特に制限されるものではないが、通常、ゴム成分100質量部当たり0.05〜5質量部の間で好ましく使用される。   The vulcanizing agent added to the rubber composition is not particularly limited as long as it contains a sulfur atom, and conventionally known vulcanizing agents are used. In addition to adding sulfur directly, a sulfur donor, triazine thiol and 2,3 dimethylquinoxaline may be used. Examples of the sulfur donor include tetramethyl thiuram disulfide (TETD), tetrabutyl thiuram disulfide (TBTD), dipentamethylene thiuram disulfide (TRA), 2- (4′-morpholinodithio) benzothiazole (MDB) 4-4 ′. -Dithiodimorpholine etc. are mentioned. The addition amount is not particularly limited as long as it satisfies the characteristics required for the rubber roller, but usually it is preferably used in an amount of 0.05 to 5 parts by mass per 100 parts by mass of the rubber component.

本発明におけるゴムローラーのゴム層は芯金上に未加硫のゴム組成物を配置させた後、芯金上で加硫して形成される。芯金上に未加硫ゴムを配置させる手段としては特に制限されるものではないが、製造ラインの連続化あるいは製造コストを抑えるといった観点から、押出し機を用いて未加硫のゴム組成物を押出すと同時に、連続的に芯金を押出し機のクロスヘッドダイに通過させて芯金の円周上に該ゴム組成物を配置させてローラー形状にする方法が特に好ましい。また加硫方法については特に制限されるものではなく、熱風炉加硫、遠赤外線加硫等、従来公知の方法で行なうことができる。また未加硫ゴムを被覆した芯金を金型キャビティ内に充填して加硫させる方法でも差し支えない。   The rubber layer of the rubber roller in the present invention is formed by placing an unvulcanized rubber composition on a cored bar and then vulcanizing on the cored bar. The means for placing the unvulcanized rubber on the mandrel is not particularly limited, but from the viewpoint of reducing the production line continuation or the production cost, an unvulcanized rubber composition is used by using an extruder. A method in which the core is continuously passed through the crosshead die of the extruder at the same time as the extrusion and the rubber composition is arranged on the circumference of the core to form a roller is particularly preferable. The vulcanization method is not particularly limited, and can be performed by a conventionally known method such as hot-air furnace vulcanization or far-infrared vulcanization. Alternatively, a core metal coated with unvulcanized rubber may be filled in a mold cavity and vulcanized.

次に本発明について実施例より詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。
<軸体の作成>
直径6mm、長さ240mmの鋼鉄製軸体に無電解ニッケルーリンメッキを施し、メッキ皮膜中のリン含有量はメッキ液の種類の選択により調整し、メッキ膜厚は3〜6μmとなるように作成した。メッキ皮膜中での一リン化三ニッケル(Ni3P)の形成は炉内にN2ガスを1dm3/min.で導入しながら250℃、3時間の加熱により行い、炉内温度が80℃以下になった時点で取り出した。また、比較例3については大気雰囲気下で熱風炉を用いて同条件で行なった。
<ゴム組成物の作成>
エピクロルヒドリンゴム(商品名:エピクロマーCG102 ダイソー株式会社製)100質量部、酸化亜鉛(商品名:酸化亜鉛2種 ハクスイテック株式会社製)5質量部、ステアリン酸(商品名:ステアリン酸S 花王株式会社製)1質量部、カーボンブラック(商品名:旭井15 旭カーボン株式会社製)5質量部、炭酸カルシウム(商品名:シルバーW 白石工業株式会社製)40質量部、ジベンゾチアジルジサルファイド(商品名:ノクセラーDM 大内新興化学株式会社製)1質量部、テトラメチルチウラムモノスルフィド(商品名:ノクセラーTS 大内新興化学株式会社製)1質量部、硫黄(商品名:サルファックス200S 鶴見化学株式会社製)1質量部を密閉型混練機およびオープンロール機を用いて混練を行なうことにより未加硫のゴム組成物を得た。
<ゴムローラーの作成>
前述の未加硫ゴム組成物は押出し機を用いて該未加硫ゴム組成物を円柱状に押出すと同時に軸体を、連続的にクロスヘッドダイを通過させることにより軸体外周上に未加硫ゴムを被覆した後、熱風炉にて180℃、1時間加熱することにより加硫ゴム層を有するゴムローラーを作成した。さらにこのローラーを回転させながら両端部から10mmの位置でカッター刃を入れ、軸体両端部のゴム層を除去した。除去可能であったものについてはさらに研磨砥石GC80が取り付けられた研磨機にセットし、回転速度2000rpm、送り速度150mm/分で外径がΦ8.5mmになるように研磨し、ゴムローラーを作成した。
<評価方法>
上記方法で得られたゴムローラーのゴム層を剥離し、メッキ皮膜上に変色あるいはゴム固着が全く認められないものについては○、逆に認められたものについてはその程度に関わらず×とした。また、変色およびゴム固着はなくても剥離したゴム層にメッキ皮膜の付着が確認された場合はメッキ皮膜中のニッケル成分とゴム中の硫黄成分との化学反応が生じていると判断し、△とした。
<無電解ニッケルーリンメッキ皮膜中のリン含有量の測定>
リン含有量はエネルギー分散型X線分析((株)日立製作所 S−4300、エダックスジャパン(株) Phoenix System)により定量分析を行なった。測定はキャリブレーション実行後、ノンスタンダード法により行い、1試料片につき3点測定してその平均値を採用した。
<無電解ニッケル皮膜中の一リン化三ニッケル(Ni3P)の確認>
一リン化三ニッケル(Ni3P)形成の確認はX線回折の平行ビーム法にて測定しX線入射角度は0.1°とした。
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited at all by these examples.
<Create shaft>
Electroless nickel-phosphorus plating is applied to a steel shaft with a diameter of 6 mm and a length of 240 mm. The phosphorus content in the plating film is adjusted by selecting the type of plating solution, and the plating film thickness is 3 to 6 μm. did. Formation of trinickel monophosphide (Ni 3 P) in the plating film was carried out by supplying N 2 gas at 1 dm 3 / min. The sample was taken out by heating at 250 ° C. for 3 hours while being introduced, and was taken out when the furnace temperature became 80 ° C. or lower. Also, for the ratio Comparative Examples 3 was carried out under the same conditions using a hot-air furnace in the atmosphere.
<Creation of rubber composition>
Epichlorohydrin rubber (trade name: Epichromer CG102, manufactured by Daiso Corporation), 100 parts by mass, zinc oxide (trade name: 2 types of zinc oxide, manufactured by Hakusuitec Co., Ltd.), stearic acid (trade name: stearic acid S, manufactured by Kao Corporation) 1 part by mass, carbon black (trade name: manufactured by Asahi 15 Asahi Carbon Co., Ltd.), 5 parts by mass, calcium carbonate (trade name: manufactured by Silver W Shiroishi Kogyo Co., Ltd.), 40 parts by mass, dibenzothiazyl disulfide (trade name: Noxeller DM Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.) 1 part by mass, tetramethylthiuram monosulfide (trade name: Noxeller TS Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.) 1 part by mass, sulfur (trade name: Sulfax 200S Tsurumi Chemical Co., Ltd.) ) 1 part by mass is kneaded using a closed kneader and an open roll machine. To obtain a vulcanized rubber composition.
<Create rubber roller>
The unvulcanized rubber composition described above is extruded on the outer periphery of the shaft body by extruding the unvulcanized rubber composition into a cylindrical shape using an extruder and simultaneously passing the shaft body through a crosshead die. After covering the vulcanized rubber, a rubber roller having a vulcanized rubber layer was prepared by heating in a hot air oven at 180 ° C. for 1 hour. Further, while rotating this roller, a cutter blade was inserted at a position of 10 mm from both ends, and the rubber layers at both ends of the shaft body were removed. Those that could be removed were further set in a polishing machine equipped with a grinding wheel GC80 and polished so that the outer diameter was Φ8.5 mm at a rotational speed of 2000 rpm and a feed speed of 150 mm / min. .
<Evaluation method>
The rubber layer of the rubber roller obtained by the above method was peeled off, and the case where no discoloration or rubber sticking was observed on the plating film was marked with ◯. In addition, even when there is no discoloration and rubber sticking, if the adhesion of the plating film is confirmed on the peeled rubber layer, it is judged that a chemical reaction between the nickel component in the plating film and the sulfur component in the rubber has occurred. It was.
<Measurement of phosphorus content in electroless nickel-phosphorus plating film>
The phosphorus content was quantitatively analyzed by energy dispersive X-ray analysis (Hitachi, Ltd. S-4300, Edax Japan Co., Ltd., Phoenix System). The measurement was performed by the non-standard method after calibration was performed, and three points were measured for each sample piece and the average value was adopted.
<Confirmation of trinickel phosphide (Ni 3 P) in electroless nickel coating>
The confirmation of the formation of trinickel monophosphide (Ni 3 P) was measured by the parallel beam method of X-ray diffraction, and the X-ray incident angle was 0.1 °.

Figure 0004205527
Figure 0004205527

比較例1および2は上記メッキ皮膜中のリン含有量が8質量%以下であり、これをN2雰囲気下で250℃、3時間加熱したものについて評価した結果である。このとき、比較例2のほうが軽微ではあったが、メッキ皮膜上へのゴム固着が確認された。比較例3は比較例2と同じ軸体に対し、熱風炉で加熱したものについて評価した結果である。これについても比較例2と同様、メッキ皮膜上へのゴム固着が確認された。 In Comparative Examples 1 and 2, the phosphorus content in the plating film was 8% by mass or less, and the results were evaluated on those heated at 250 ° C. for 3 hours in an N 2 atmosphere. At this time, although the comparative example 2 was lighter, the rubber sticking on the plating film was confirmed. Comparative Example 3 is a result of evaluating the same shaft body as that of Comparative Example 2 heated in a hot stove. Also in this case, as in Comparative Example 2, it was confirmed that the rubber adhered to the plating film.

比較例4および5は上記メッキ皮膜中のリン含有量が8質量%〜16質量%でメッキしたままのものを評価した結果である。このとき、比較例4についてはメッキ皮膜上へのゴム固着が確認されたが、比較例5では変色およびゴム固着は発生しなかったが剥離したゴム層にメッキ皮膜の付着が確認された。また、比較例1から4については、両端部のゴム層が除去できなかったために正確な抵抗値を測定することができなかった。   Comparative Examples 4 and 5 are the results of evaluation of the plating as it is when the phosphorus content in the plating film is 8 mass% to 16 mass%. At this time, in Comparative Example 4, rubber adhesion on the plating film was confirmed, but in Comparative Example 5, discoloration and rubber adhesion did not occur, but adhesion of the plating film to the peeled rubber layer was confirmed. In Comparative Examples 1 to 4, an accurate resistance value could not be measured because the rubber layers at both ends could not be removed.

Claims (10)

軸体上に無電解ニッケルーリンメッキにより形成された少なくともリンとニッケルとを含むメッキ皮膜と、前記メッキ皮膜上に硫黄若しくは分子構造に硫黄原子を含む加硫剤のうち、少なくとも1つを添加した未加硫ゴム組成物を加硫して形成されたゴム層とを有するゴムローラーにおいて、
前記軸体上のメッキ皮膜の表面に一リン化三ニッケル(Ni3P)の結晶を含む層を有することを特徴とするゴムローラー。
At least one of a plating film containing at least phosphorus and nickel formed by electroless nickel-phosphorous plating on the shaft body and sulfur or a vulcanizing agent containing a sulfur atom in the molecular structure was added to the plating film. In a rubber roller having a rubber layer formed by vulcanizing an unvulcanized rubber composition,
A rubber roller comprising a layer containing trinickel monophosphide (Ni 3 P) crystals on a surface of a plating film on the shaft body.
前記メッキ皮膜中のリン含有量が8質量%〜20質量%であることを特徴とする請求項1に記載のゴムローラー。   The rubber roller according to claim 1, wherein a phosphorus content in the plating film is 8% by mass to 20% by mass. 前記一リン化三ニッケル(Ni3P)の結晶の含有量が3質量%〜70質量%であることを特徴とする請求項1または2に記載のゴムローラー。 3. The rubber roller according to claim 1, wherein the content of the crystal of trinickel monophosphide (Ni 3 P) is 3% by mass to 70% by mass. 前記ゴム層が未加硫ゴム組成物を前記軸体の外周上で直接加硫することにより形成されたゴム層であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のゴムローラー。   The rubber according to any one of claims 1 to 3, wherein the rubber layer is a rubber layer formed by directly vulcanizing an unvulcanized rubber composition on the outer periphery of the shaft body. roller. 前記未加硫ゴム組成物は、前記未加硫ゴム組成物を押出すと同時に前記軸体を押出し機のクロスヘッドダイに連続的に通過させて前記軸体外周上に被覆されたに未加硫ゴム組成物であることを特徴とする請求項4に記載のゴムローラー。   The unvulcanized rubber composition is formed by extruding the unvulcanized rubber composition and simultaneously passing the shaft body through a crosshead die of an extruder so as to cover the outer periphery of the shaft body. The rubber roller according to claim 4, wherein the rubber roller is a vulcanized rubber composition. 前記軸体の両端部のゴム層が除去されていることを特徴とする請求項5に記載のゴムローラ。The rubber roller according to claim 5, wherein rubber layers at both ends of the shaft body are removed. 軸体上に無電解ニッケル−リンメッキにより、少なくともニッケルとリンとを含有するメッキ皮膜を形成する工程と、
前記メッキ皮膜にエネルギーを与えることでメッキ皮膜の表面に一リン化三ニッケル(Ni3P)の結晶を含むを形成する工程と、
その後、前記軸体上に形成された前記メッキ皮膜上に硫黄若しくは分子構造に硫黄原子を含む加硫剤のうち、少なくとも1つを添加した未加硫ゴム組成物を加硫して形成されたゴム層を形成する工程と、
を有することを特徴とするゴムローラーの製造方法。
Forming a plating film containing at least nickel and phosphorus by electroless nickel-phosphorus plating on the shaft body;
Forming a layer containing trinickel monophosphide (Ni 3 P) crystals on the surface of the plating film by applying energy to the plating film;
Then, the unvulcanized rubber composition added with at least one of sulfur or a vulcanizing agent containing a sulfur atom in the molecular structure was formed on the plating film formed on the shaft body by vulcanization. Forming a rubber layer;
A method for producing a rubber roller, comprising:
前記エネルギーが熱処理により与えられることを特徴とする請求項に記載のゴムローラーの製造方法。 The method for producing a rubber roller according to claim 7 , wherein the energy is given by heat treatment. 前記熱処理が不活性雰囲気あるいは還元性雰囲気中で行われることを特徴とする請求項に記載のゴムローラーの製造方法。 The method for producing a rubber roller according to claim 8 , wherein the heat treatment is performed in an inert atmosphere or a reducing atmosphere. 前記熱処理が200℃〜00℃の温度であることを特徴とする請求項9に記載のゴムローラーの製造方法。 Method for producing a rubber roller according to claim 9, wherein the heat treatment is at a temperature of 200 ℃ ~ 3 00 ℃.
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