JP4416687B2 - 樹脂成形品の処理方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、転写ベルト等の製造に用いられる樹脂成形品の処理方法及びその装置に関するものである。

電子写真式の複写機には、エンドレスの転写ベルトが使用されるが、この転写ベルトは、厚さ精度等に優れる遠心成形法を用いて製造されることが少なくない。この遠心成形法を用いて転写ベルトを製造する場合には、先ず、円筒形の金型を加熱して高速で回転させ、この回転する金型に、溶剤に少なくとも樹脂を配合した流動性の成形材料を注入して円筒形の樹脂成形品を遠心成形し、金型を放置して樹脂成形品を冷却し、その後、金型から樹脂成形品を脱型してその両端部をカットすれば、エンドレスの転写ベルトを製造することができる（特許文献１、２参照）。

ところで、遠心成形された円筒形の樹脂成形品には、成形材料の溶剤が残留するが、この溶剤をそのまま放置したのでは、複写機に転写ベルトを使用した場合に感光性ドラムが汚染することとなるので、樹脂成形品に加熱乾燥処理を施して溶剤を除去する必要がある。
この点に鑑み、従来においては、熱風乾燥炉に金型をセットして樹脂成形品の溶剤を熱風により乾燥させるようにしている。
特開２００５‐０１０１８２号公報 特開２００４‐１０６４０４号公報

従来における転写ベルトは、以上のように製造され、樹脂成形品の溶剤を熱風により単に乾燥させて後処理しているが、熱風を用いる場合には、先ず空気を加熱しなければならないので、乾燥効率が悪く、転写ベルトの製造工程の中で最も時間を要するという問題がある。また、溶剤に熱風を吹き付けて乾燥除去する場合には、空気が介在するので、樹脂が酸化して劣化を招くおそれが少なくない。

本発明は上記に鑑みなされたもので、乾燥効率を向上させて作業時間の短縮を図ることができ、樹脂の酸化に伴う劣化を抑制することのできる樹脂成形品の処理方法及びその装置を提供することを目的としている。

本発明においては上記課題を解決するため、筒形の金型を１００℃以上に加熱して回転させ、この金型に、溶剤に少なくとも樹脂を配合した成形材料を投入してエンドレスの樹脂成形品を遠心成形し、この樹脂成形品に残留した成形材料の溶剤を除去する樹脂成形品の処理方法であって、
金型の外周面と樹脂成形品とに過熱水蒸気をそれぞれ吹き付けて溶剤を除去することを特徴としている。

また、本発明においては上記課題を解決するため、筒形の金型を１００℃以上に加熱して回転させ、この金型に、溶剤に少なくとも樹脂を配合した成形材料を投入してエンドレスの樹脂成形品を遠心成形し、この樹脂成形品に残留した成形材料の溶剤を除去する装置であって、
金型の外周面と樹脂成形品とに過熱水蒸気をそれぞれ吹き付けて溶剤を除去する乾燥処理装置を備えたことを特徴としている。

さらに、本発明においては上記課題を解決するため、溶剤に少なくとも樹脂を配合した成形材料を加熱した金型に投入し、この金型を回転させてエンドレスの樹脂成形品を遠心成形するものであって、
金型を１００℃以上に加熱して回転させる加熱駆動装置と、金型に成形材料を投入する投入装置と、金型と樹脂成形品のうち、少なくとも樹脂成形品に過熱水蒸気を吹き付けて残留した溶剤を除去する乾燥処理装置と、吹き付けられた過熱水蒸気を排気する排気装置とを含んでなることを特徴としても良い。

ここで、特許請求の範囲における金型は、単数複数を特に問うものではない。成形材料の樹脂は、熱可塑性でも良いし、熱硬化性でも良い。この成形材料は、親水性等の溶剤に各種の樹脂が配合されるが、この樹脂の他、黒鉛からなる導電フィラー等の各種添加剤が必要に応じ配合されても良い。また、遠心成形の前後の作業は、同一の工程や装置で処理しても良いが、異なる工程や装置で処理しても良い。過熱水蒸気は、大気圧で１００℃より高い水蒸気をいい、乾燥能力や熱伝達能力に優れ、成分が壊れにくく、飛びにくいという特徴を有する。

樹脂成形品には、少なくとも中間転写ベルト、転写ベルト、搬送ベルト等からなる各種のベルト、チューブ、車輪、プーリ、ロータ等が含まれる。この樹脂成形品は、成形材料が自己保持性を保つ程度に乾燥された成形品であれば良く、可撓性、導電性、半導電性、絶縁性、成形度、厚肉、薄肉を特に問うものではない。さらに、樹脂成形品は、例えば成形材料の樹脂がポリアミドイミド樹脂の場合には、耐久性等の観点からゲル分率（（ゲル分＝未溶物）／全質量）が７０％以下に抑えられることが好ましい。

本発明によれば、１００℃以上に加熱された金型の外周面と遠心成形された樹脂成形品とに過熱水蒸気をそれぞれ吹き付けて残留した成形材料の溶剤を除去する。この際、過熱水蒸気は、対流伝熱のみならず、放射伝熱、及び水蒸気の凝縮伝熱により溶剤を除去する。

本発明によれば、樹脂成形品の溶剤を熱風により乾燥させるのではなく、加熱空気に比べて４〜１０倍の熱量を有する過熱水蒸気を用いて乾燥させるので、溶剤の乾燥効率が向上し、乾燥作業時間の短縮を図ることができる。また、過熱水蒸気が充満して低酸素雰囲気となるので、介在する空気を減少させることができる。したがって、樹脂が酸化して樹脂成形品の劣化を招くおそれを有効に排除したり、物性の変化を抑制し、耐久性を向上させることができる。
また、樹脂の劣化防止により、高温での処理が可能になるので、作業時間をさらに短縮することが可能になる。また、樹脂成形品に過熱水蒸気を直接噴射して溶剤を乾燥させるので、効率が実に良く、開放タイプのコンベヤ炉を使用することができ、結果としてハンドリング性を向上させることが可能になる。
さらに、金型の外周面に過熱水蒸気を接触させて加熱するので、昇温時間を短縮したり、樹脂成形品に対する伝熱効果を向上させることができ、加熱時間を大幅に短縮することができる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を説明すると、本実施形態における樹脂成形品を製造する場合には、図１ないし図３に示すように、製造炉１の金型２を１００℃以上に加熱して回転させる加熱駆動装置１０と、金型２に流動性の成形材料２１を注入する投入装置２０と、金型２と樹脂成形品３３に過熱水蒸気をそれぞれ直接噴射して残留した成形材料２１の溶剤２２を除去する乾燥処理装置３０と、噴射された過熱水蒸気を排気する排気装置４０とを用い、金型２を用いた遠心成形によりエンドレスの転写ベルト５０を樹脂成形品として製造するようにしている。

製造炉１は、図１や図２に示すように、天井や正面等が開閉可能なボックスタイプに形成され、加熱駆動装置１０、投入装置２０、乾燥処理装置３０、及び排気装置４０を内蔵して樹脂成形品の製造装置を構成する。

金型２は、図１や図２に示すように、ステンレスや鉄鋼等の所定の金属材料を使用して横長の円筒形に形成され、内周面にフッ素樹脂やシリコーン樹脂等を用いた被覆処理や鏡面処理が施されており、外周面が熱吸収の観点から黒色に着色される。この金型２の開口した両端部には、注入された成形材料２１の漏洩を防止する略リング形の蓋体３がそれぞれ着脱自在に嵌合される。

加熱駆動装置１０は、図２に示すように、製造炉１の内部に設置される複数のヒータ１１と、金型２を回転させる複数のローラ１２とを備え、製造炉１内に設置される。複数のヒータ１１は、例えば製造炉１の内部上方や内部両側等に設置され、金型２を１００℃以上、好ましくは１４０℃前後に熱風（図２の矢印参照）で加熱するよう機能する。また、複数のローラ１２は、間隔をおき四点配置されて金型２の前後両側に着脱自在に接触し、図示しないモータの駆動に基づき、一部あるいは全部が回転して水平に搭載した金型２を高速で回転させるよう機能する。

なお、金型２を暖める場合には、熱風により加熱しても良いが、電磁誘導を利用して効率的に加熱しても良い。

投入装置２０は、図２に示すように、モータの駆動に基づくスクリュー棒の回転により金型２に対して直線的に進退動するスライド体２３と、このスライド体２３に設置されて成形材料２１を混合するミキサ２４と、このミキサ２４の成形材料２１を供給するポンプ２５と、スライド体２３に水平に支持されてポンプ２５から供給されて来た成形材料２１を吐き出すノズル２６等を備え、製造炉１の内部に設置される。成形材料２１は、溶剤２２に所定の樹脂が配合されることにより調製される。

成形材料２１の溶剤２２としては、例えばＮＭＰ、トルエン、酢酸ブチル等が使用され、樹脂としては、例えばポリカーボネート、ポリエーテルサルフォン、ポリアミドイミド樹脂等が使用される。このような投入装置２０は、転写ベルト５０の製造時に金型２の正面に接近して金型２の内部軸方向にノズル２６を蓋体３の中空部を介し挿入し、このノズル２６から金型２の内周面に成形材料２１を注入してレベリングする。

乾燥処理装置３０は、図１や図２に示すように、水を熱して蒸気化する蒸気ボイラー３１と、この蒸気ボイラー３１からバルブ付きの配管を通じ供給されて来た水蒸気を１００℃以上に加熱して過熱水蒸気（図１、図２の矢印参照）を発生させる過熱水蒸気発生器３２と、この過熱水蒸気発生器３２から配管を通じ供給されてきた過熱水蒸気を金型内部の樹脂成形品３３、及び金型２の外周面における上部と両側部に向けて噴射する複数の噴射ノズル３４とを備えて構成される。

過熱水蒸気発生器３２は、発熱体に高周波磁束を加えて加熱し、この加熱された発熱体に水蒸気を通して加熱する温度制御が容易な電磁誘導タイプと、水蒸気をバーナで加熱して大容量の過熱水蒸気を得るバーナタイプ等があるが、いずれでも良い。過熱水蒸気は、例えば２００〜８００℃の範囲の温度で良いが、溶剤２２の乾燥の観点からすると、２００〜２７０℃の範囲で良い。

各噴射ノズル３４は、例えば金型２の軸方向に伸びる細長い中空のバー３５を備え、このバー３５の周面の上部、下部、及び又は左右両側部に複数の噴射孔３６が並べて穿孔されており、製造炉１の内部上方や内部両側、及び投入装置２０のスライド体２３に装着される。

排気装置４０は、図１に示すように、複数のバー３５の噴射孔３６から噴射された過熱水蒸気を製造炉１の外部に排気する排気口４１と、この排気口４１から配管を通じ供給されてきた高温の過熱水蒸気と低温の媒体（液体、気体）との間で熱交換して排気する熱交換器４２とを備えて構成される。熱交換器４２には、清掃の容易な遊動頭型、安価なＵ字配管型、機械的清掃が容易な固定管板型等があるが、いずれのタイプでも良い。

上記において、図３に示すエンドレスの転写ベルト５０を製造する場合には、先ず、金型２を加熱駆動装置１０のヒータ１１により１００〜２７０℃、好ましくは１４０℃程度に加熱して高速で回転させ、この回転する金型２の内部軸方向に、投入装置２０のノズル２６から成形材料２１を注入して金型２の内周面に成形材料２１を遠心力により押し付け、１００μｍ程度の厚さを有する円筒形の樹脂成形品３３を遠心成形するとともに、溶剤２２を揮発させる。

金型２の加熱に際しては、ヒータ１１のみにより加熱しても良いが、金型２の温度が１００℃以上に達したら、乾燥処理装置３０の過熱水蒸気を金型２の外周面に接触させて加熱し、昇温時間を短縮したり、樹脂成形品３３に対する伝熱効果を向上させても良い。この過熱水蒸気により加熱すれば、所定の条件下で加熱時間を３０分から６分程度に短縮することができる。

次いで、金型２の外周面と成形された樹脂成形品３３の内周面に乾燥処理装置３０から伝達効率の良い過熱水蒸気をそれぞれ噴射して残留した成形材料２１の溶剤２２を乾燥除去する。この際、過熱水蒸気は、加熱空気が対流伝熱のみにより溶剤２２を乾燥させるのと異なり、対流伝熱、放射伝熱、及び水蒸気の凝縮伝熱により溶剤２２を急速に乾燥させる。また、金型２が既に１００℃以上に加熱されているので、樹脂成形品３３に過熱水蒸気が接触しても、結露を招くことがない。

こうして溶剤２２を乾燥させたら、金型２を所定の時間常温で放置して樹脂成形品３３を冷却硬化させ、その後、金型２から薄い樹脂成形品３３を脱型してその両端部をそれぞれカットし、所定の長さにして体裁を整えれば、可撓性を有する屈曲可能な転写ベルト５０を製造することができる。

上記構成によれば、樹脂成形品３３の溶剤２２を熱風により乾燥させるのではなく、加熱空気に比べて４〜１０倍の熱量を有する過熱水蒸気を用いて乾燥させるので、溶剤２２の乾燥効率が著しく向上し、乾燥作業時間の大幅な短縮を図ることができる。具体的には、乾燥作業時間を所定の条件下で７０分から１５分程度に短縮することができる。

また、過熱水蒸気が充満して低酸素雰囲気となる（例えば、５％以下）ので、介在する空気を減少させることができる。したがって、樹脂が酸化して樹脂成形品３３の劣化を招くおそれを有効に排除したり、物性の変化を抑制し、耐久性を大幅に向上させることができる。特に、樹脂の劣化を防いだり、複写機の感光性ドラムの汚染を有効に防ぐことが可能になる。

また、樹脂の劣化防止により、高温での処理が可能になるので、作業時間をさらに短縮することが可能になる。さらに、樹脂成形品３３に過熱水蒸気を直接噴射して溶剤２２を乾燥させるので、効率が実に良く、開放タイプのコンベヤ炉を使用することができ、結果としてハンドリング性を向上させることが可能になる。

次に、図４は本発明の第２の実施形態を示すもので、この場合には、製造炉１に搬送コンベヤ６０を水平に設置してその上流、中流、下流には金型２をそれぞれセットし、各金型２の周囲には、加熱駆動装置１０、投入装置２０、及び乾燥処理装置３０を配設するとともに、製造炉１の下部には排気装置４０を設置し、複数の転写ベルト５０を一度に製造するようにしている。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。

本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、搬送コンベヤ６０の搬送機能により、転写ベルト５０の生産性や量産性を大幅に向上させることができるのは明らかである。

次に、図５は本発明の第３の実施形態を示すもので、この場合には、製造炉１に乾燥処理装置３０、及び排気装置４０を内蔵し、遠心成形後に製造炉１に金型２を搬送し、この金型２と樹脂成形品３３に過熱水蒸気をそれぞれ直接噴射して残留した成形材料２１の溶剤２２を除去するようにしている。
加熱駆動装置１０と投入装置２０とは、製造炉１とは別の箇所に設置される。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。

本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、製造炉１に乾燥処理装置３０と排気装置４０のみを設置して専用の装置に特化させるので、製造の効率化が期待できるのは明らかである。

次に、図６は本発明の第４の実施形態を示すもので、この場合には、製造炉１に搬送コンベヤ６０を水平に設置してその上流、中流、下流には遠心成形後に搬送されてきた金型２をそれぞれセットし、搬送コンベヤ６０の上流、中流、下流に乾燥処理装置３０を配設するとともに、製造炉１の下部には排気装置４０を設置し、複数の金型２を搬送コンベヤ６０の上流から下流に順次搬送して樹脂成形品３３の溶剤２２を連続的に乾燥除去するようにしている。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。

本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、各金型２の周囲に加熱駆動装置１０と投入装置２０とを設置する必要がないので、装置を削減して製造の効率化を図ることができる。

なお、上記実施形態ではモータの駆動に基づくスクリュー棒の回転によりスライド体２３をスライドさせたが、何らこれに限定されるものではない。例えば、エンドレスのベルトを回転させたり、リニアモータの駆動により、スライド体２３をスライドさせても良い。また、排気装置４０の熱交換器４２で冷却された水蒸気を過熱水蒸気発生器３２に供給して再利用しても良い。

本発明に係る樹脂成形品の処理方法及びその装置の実施形態を模式的に示す説明図である。 本発明に係る樹脂成形品の処理方法及びその装置の実施形態における製造装置を模式的に示す部分断面説明図である。 本発明に係る樹脂成形品の処理方法及びその装置の実施形態における転写ベルトを示す斜視説明図である。 本発明に係る樹脂成形品の処理方法及びその装置の第２の実施形態を模式的に示す説明図である。 本発明に係る樹脂成形品の処理方法及びその装置の第３の実施形態を模式的に示す説明図である。 本発明に係る樹脂成形品の処理方法及びその装置の第４の実施形態を模式的に示す説明図である。

符号の説明

１ 製造炉
２ 金型
１０ 加熱駆動装置
１１ ヒータ
２０ 投入装置
２１ 成形材料
２２ 溶剤
２６ ノズル
３０ 乾燥処理装置
３１ 蒸気ボイラー
３２ 過熱水蒸気発生器
３３ 樹脂成形品
４０ 排気装置
５０ 転写ベルト（樹脂成形品）
６０ 搬送コンベヤ

Claims (2)

1. 筒形の金型を１００℃以上に加熱して回転させ、この金型に、溶剤に少なくとも樹脂を配合した成形材料を投入してエンドレスの樹脂成形品を遠心成形し、この樹脂成形品に残留した成形材料の溶剤を除去する樹脂成形品の処理方法であって、
   金型の外周面と樹脂成形品とに過熱水蒸気をそれぞれ吹き付けて溶剤を除去することを特徴とする樹脂成形品の処理方法。
2. 筒形の金型を１００℃以上に加熱して回転させ、この金型に、溶剤に少なくとも樹脂を配合した成形材料を投入してエンドレスの樹脂成形品を遠心成形し、この樹脂成形品に残留した成形材料の溶剤を除去する樹脂成形品の処理装置であって、
   金型の外周面と樹脂成形品とに過熱水蒸気をそれぞれ吹き付けて溶剤を除去する乾燥処理装置を備えたことを特徴とする樹脂成形品の処理装置。

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