JP4558444B2 - 発泡ローラーの製造方法、成形金型と液受けカップの加熱装置及び加熱方法 - Google Patents

Description

本発明は、パイプ金型の接触加熱方法、発泡ローラーの製造装置及びその加熱方法に関するものであり、詳しくは、複写機、レーザープリンタ及びファクシミリ等の電子写真装置や静電記録装置に使用される円筒状のスポンジ材と芯材からなる発泡ローラー（以下、「発泡ローラー」と称す）の製造工程で使用されるパイプ金型の加熱装置及びその加熱方法、発泡ローラーの製造方法に関するものである。

従来、パイプ金型の接触加熱方法は、
１）該パイプ金型より大きい円筒形状の穴を有する熱板に該パイプ金型を挿入する、
２）半円でくり抜かれた金属片を対に配置し該パイプ金型を挟みこんで加熱する、
方法を用いていた。

しかしながら１）の方法は、該パイプ金型の外径よりも熱盤の穴径の方が大きいため、接触面積が少なく、効率良く加熱することが困難であった。また、パイプ金型の投入・取出し時に熱盤と金型が擦れるため、耐久性が乏しく、磨耗により発生した熱盤もしくはパイプ金型の削れ粉が成型品や周辺装置に悪影響を与えることもあった。

２）の方法は、金型の投入・取出し時に熱盤全体を開閉させなければいけないため、スペースが必要となり装置全体が巨大化する要因となっていた。また、液受けカップ投入時に熱盤全体を開かなければいけないため、予熱していたパイプ金型温度が低下してしまうことがあった。また、パイプ金型の外径ばらつき、加熱による該パイプ金型及び熱板の反り、の影響により加熱対象である該パイプ金型と熱板の接触面積が小さくなってしまい効率良く該パイプ金型を加熱することが困難であるという課題があった。これを解決するために、該パイプ金型と熱板の接触面に弾性部材を配する等の方法があるが（例えば、特許文献１参照）、該弾性部材に耐久性が求められた。
特開平９−３１４５７１号公報

本発明の目的は、上述の問題を解決し、確実にパイプ金型と熱板を効率良く接触させ、熱盤と成型金型との磨耗を軽減でき、耐久性を向上させ、省スペース化となるパイプ金型の加熱装置及びその加熱方法を提供するとともに、安定した発泡ローラーの製造方法を提供することである。

本発明に従って、芯材と、該芯材の外周に形成された円筒状の発泡体層を有する発泡ローラーの製造方法であって、
パイプ金型と、少なくとも２つの駒からなる成型金型に芯材をセットする工程、
該成型金型との接触部に開閉動作手段を有する加熱手段により該成型金型を予熱する工程、
材料を受ける液受けカップに発泡体層を形成するローラー製造用の材料を注型する工程、
該液受けカップを該成形金型と型組みし、発泡により該成型金型内を材料で充填する工程、
加熱硬化させる工程、
該成型金型から脱型する工程、
により成型されることを特徴とする発泡ローラーの製造方法が提供される。

また、本発明に従って、パイプ金型及び少なくとも２つの駒からなる成型金型と、材料を受ける液受けカップとを、半割りにした加熱手段に挟み込んで加熱する成形金型と液受けカップの加熱装置であって、
該加熱手段の熱源からの伝熱手段が、該パイプ金型及び該液受けカップと接触する内型と、更にその周りを囲う母体とで構成されており、該内型が成形金型部と液受けカップ部に分離され、それぞれ独立してそれらと密着、離間できることを特徴とする成形金型と液受けカップの加熱装置が提供される。

更に、本発明に従って、パイプ金型及び少なくとも２つの駒からなる成形金型と、材料を受ける液受けカップとを、半割りにした加熱手段に挟み込んで加熱する該加熱手段の熱源からの伝熱手段が、該パイプ金型及び該液受けカップと接触する内型と、更にその周りを囲う母体とで構成されており、該内型が成形金型部と液受けカップ部に分離され、それぞれ独立してそれらと密着、離間する成形金型と液受けカップの加熱方法において、
該内型を該成形金型の投入時に開動作を行い、該成形金型の投入後に閉動作を行い該成形金型を挟み込み予熱する工程、
該液受けカップに発泡体層を形成するローラー製造用の材料を注型する工程、
該液受けカップ部の内型を開動作し、該液受けカップを該成形金型に型組みした後閉動作し、該成型金型と液受けカップを加熱する工程、
該成形金型取出し時に該内型を開動作して脱型する工程、
を有することを特徴とする成形金型と液受けカップの加熱方法が提供される。

以上、詳述したように本発明によれば、以下の効果を奏する。

本発明にかかる加熱方法を用いることにより、熱盤と成型金型との磨耗を軽減でき、耐久性を上げるとともに、該成型金型を効率良く加熱することが可能となった。

熱盤と成型金型の磨耗による削り粉が発生しないため、長期に亘り安定した加熱成型を行うことが可能となった。

内型のみを開閉することで、該成型金型が出し入れできるため、省スペース化できる。

本発明は、加熱手段の熱源からの伝熱手段が、パイプ金型及び材料を受ける液受けカップと接触する内型と、更にその周りを囲う母体とで構成されており、該内型が成形金型部、及び液受けカップ部に分離され、それぞれ独立してそれらと密着、離間する。

また、該内型を該成形金型の投入時に開動作を行い、該成形金型の投入後に閉動作を行い該成形金型を挟み込み予熱し、該液受けカップに発泡体層を形成するローラー製造用の材料を注型し、該液受けカップ部の内型を開動作して該液受けカップを該成形金型に型組みした後に閉動作し、該成型金型と該液受けカップを加熱し、該成形金型取出し時に該内型を開動作することにより達成される。該内型を開動作する際には、外部より力を加え該母体を開かずに該内型のみを開動作する。

また、該内型を、該成形金型及び該液受けカップの外径と該内型とが密着するよう該成形金型及び該液受けカップの外径の形状に倣った伝熱材を使用し、位置修正可能に配置される。

また、該材料は発泡ローラー用材料であり、該液受けカップに注型され、該成形金型と型組み後、前記の成形金型と液受けカップの加熱方法により加熱発泡された発泡ローラーである。

以下、実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明にかかる成形金型と液受けカップの加熱方法を実施した加熱手段の概略図である。該加熱手段は内型上１１と、内型下１４と、母体１０と、で構成され、パイプ金型１２を対となる内型上１１（１１’）で挟み込むことでパイプ金型１２を加熱する。同様に対となる内型下１４（１４’）で液受けカップ１５を挟み込み加熱する。図２に示すように内型１と母体２には０．５ｍｍ以下のクリアランスが設けられており、バネ４の力により内型１は成型金型の中心軸方向及び左右へ可動する（図２の矢印方向）。ここで可動に必要な力の供給源はバネに限定されるものではなく、空油圧やカム機構等が使用できるのは言うまでもない。

加熱手段に成型金型を投入する時は、内型上１１、１１’と内型下１４、１４’を開動作させた状態で該成型金型を投入する。該内型の開動作は、外部よりピン等で該内型に力を加えることで開動作させる。ピン等で外力を加える他に、真空吸着や電磁力等を用いて該内型を動作させてもよく、特に限定するものではない。該成型金型投入後に、該内型を閉動作させることで該成型金型と加熱手段を接触させ予熱を行う。液受けカップ投入時には、内型下１４、１４’のみを開動作させて投入し、型組みを行う。内型上１１、１１’を閉動作した状態で液受けカップを投入できるため、パイプ金型温度を低下させずに液受けカップ投入・型組みが可能となる。成型金型取出し時も同様に内型上１１、１１’と内型下１４、１４’を開動作させた状態で金型を取出す。これにより、成型金型と加熱手段の磨耗を削減することができ、成型金型及び加熱手段の寿命を延ばすことができる。磨耗により発生する削り粉も削減できるため、成型品への削り粉の混入や不均一接触等の悪影響の防止にも繋がる。また、母体１０、１０’を開動作する必要がないため、省スペース化が可能になる。また、内型を可動させることで、成型金型３の外径ばらつき又は加熱による成型金型３及び内型１の反りによる影響を吸収することができ、最適に成型金型３と内型１を接触させ加熱することができる。

加熱手段の熱源には、電気式ヒーター、温水、水蒸気等が使用でき、母体又は内型を熱源により加熱するか、外部から熱源をもった平板で母体を挟み込むことで加熱を行う。

内型１は図３に示すように加熱対象である成型金型３の外径に等しい半円又は半多角形でくり抜いた形状をしている。これにより該成型金型３の少なくとも２線（半多角形では４線）で接触させることができる。この時、効率良く該成型金型を加熱するために内型１と該成型金型の隙間を少なくし放射熱も利用することが好ましい。また、内型１と母体２のクリアランスは０．１ｍｍ以下が好適である。

内型１と母体２の材質は特に限定されるものではないが、熱伝導率が良く硬度が高いものが好適であり、クロム銅、アルミニウム（２０００系、５０００系）等を用いることができる。

次に、本発明にかかる製造方法により得られる発泡ローラーについて説明する。

図４に示すように、発泡ローラーは円筒状のスポンジ材２０と芯材２１とで構成される。パイプ金型と、少なくとも２つの駒からなる成形金型に芯材２１をセットし、本発明にかかる加熱装置に該成形金型を固定し予熱を行った後、材料を受ける液受けカップ内に該発泡ローラー製造用の材料を注型し、本発明にかかる加熱方法により該成形金型と該液受けカップを挟みこみ加熱硬化させ、硬化後に該成形金型から発泡ローラーを脱型し、該発泡ローラーを得る。

以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。

実際の作製に用いた成形金型と液受けカップの加熱装置を図１に示す。

加熱対象のパイプ金型１２は外径φ２６×Ｌ２６０ｍｍ、液受けカップ１５は外径φ２６×Ｌ６０ｍｍである。母体１０、１０’に内型上１１、１１’、内型下１４、１４’を組み込んであり、該内型はバネにより可動する。内型上の寸法は長さ（Ｌ）３２０ｍｍ、幅（Ｗ）３５ｍｍであり、内型下の寸法は長さ（Ｌ）６０ｍｍ、幅（Ｗ）３５ｍｍである。内型上１１、１１’、内型下１４、１４’及び母体１０、１０’の材質は、アルミニウムＡ２０１７を使用した。熱源は平板１３、１３’にカートリッジヒーター１６を挿入し、パイプ金型部分と液受けカップ部分で温度調節を分けた平板熱板を使用し、母体を該平板熱板で挟み込むことで母体及び内型、成型金型を加熱した。

内型がパイプ金型１２及び液受け１５の形状にならって可動し、最適に該成型金型を挟み込み加熱を行うことができた。また、成型金型の投入・取出しの際に内型を外部よりピンで押して開動作させたために、磨耗による削れ粉の発生は見られなかった。

次に、具体的に用いた発泡ローラーの材料と成形条件、製造の手順（前記）を示す。

実施にあたり、図４に示す形状をした発泡ローラーを成形した。

材料である、ポリエーテルポリオール（商品名：ＦＡ−９０８ 三洋化成工業株式会社製、ＯＨ価＝２４）９０質量部、ポリマーポリオール（商品名：ＰＯＰ−３１−２８ 三井武田ケミカル株式会社製、ＯＨ価＝２８）１０質量部、第３級アミン触媒（商品名：ＴＯＹＯＣＡＴ−ＥＴ 東ソー株式会社製）０．１質量部、第３級アミン触媒（商品名：ＴＯＹＯＣＡＴ−ＭＲ 東ソー株式会社製）０．３質量部、水（発泡剤）２質量部、シリコーン整泡剤（商品名：Ｌ５３６６ 日本ユニカー株式会社製）１質量部を予め混合して混合ポリオールとし、その後、イソシアネート（商品名：コロネート１０２５ 日本ポリウレタン工業株式会社製、ＮＣＯ＝４０％）２２質量部とを混合攪拌し、成型金型（以下金型）にシリコーンオイル離型剤を塗布し、その後金型に芯金をセットして６５℃に加熱した後、混合攪拌した材料を６５℃に加熱した液受けカップに吐出し、金型と組付けた。その後、１０分間、６５℃に温度制御された加熱装置内において硬化させ、脱型し、発泡ローラーを得た。

本発明にかかる加熱方法により、最適に成型金型及び液受けカップと加熱手段を接触させることができ、且つ削れ粉の発生がなく伝熱材表面状態が保たれ、効率良く加熱を行うことができるため、振れ寸法精度の良い発泡ローラーを安定して成形することができた。

本発明にかかる成形金型と液受けカップの加熱手段の概略図である。 本発明にかかる成形金型と液受けカップの加熱手段の可動方向の説明図である。 本発明にかかる成形金型と液受けカップの加熱手段の内型詳細図である。 発泡ローラーの概略図である。

１ 内型（１）
１’ 内型（２）
２ 母体（１）
２’ 母体（２）
３ 成型金型
４ 可動用バネ（１）
４’ 可動用バネ（２）
１０ 母体（１）
１０’ 母体（２）
１１ 内型上（１）
１１’ 内型上（２）
１２ パイプ金型
１３ 平板熱板（１）
１３’ 平板熱板（２）
１４ 内型下
１５ 液受けカップ
１６ カートリッジヒーター
２０ スポンジ材
２１ 芯材

Claims (4)

1. 芯材と、該芯材の外周に形成された円筒状の発泡体層を有する発泡ローラーの製造方法であって、
   パイプ金型と、少なくとも２つの駒からなる成型金型に芯材をセットする工程、
   該成型金型との接触部に開閉動作手段を有する加熱手段により該成型金型を予熱する工程、
   材料を受ける液受けカップに発泡体層を形成するローラー製造用の材料を注型する工程、
   該液受けカップを該成形金型と型組みし、発泡により該成型金型内を材料で充填する工程、
   加熱硬化させる工程、
   該成型金型から脱型する工程、
   により成型されることを特徴とする発泡ローラーの製造方法。
2. パイプ金型及び少なくとも２つの駒からなる成型金型と、材料を受ける液受けカップとを、半割りにした加熱手段に挟み込んで加熱する成形金型と液受けカップの加熱装置であって、
   該加熱手段の熱源からの伝熱手段が、該パイプ金型及び該液受けカップと接触する内型と、更にその周りを囲う母体とで構成されており、該内型が成形金型部と液受けカップ部に分離され、それぞれ独立してそれらと密着、離間できることを特徴とする成形金型と液受けカップの加熱装置。
3. 前記成型金型及び液受けカップの外径と前記内型とが密着するよう該成型金型及び液受けカップの外径の形状に倣った伝熱材を使用している請求項２に記載の成形金型と液受けカップの加熱装置。
4. パイプ金型及び少なくとも２つの駒からなる成形金型と、材料を受ける液受けカップとを、半割りにした加熱手段に挟み込んで加熱する該加熱手段の熱源からの伝熱手段が、該パイプ金型及び該液受けカップと接触する内型と、更にその周りを囲う母体とで構成されており、該内型が成形金型部と液受けカップ部に分離され、それぞれ独立してそれらと密着、離間する成形金型と液受けカップの加熱方法において、
   該内型を該成形金型の投入時に開動作を行い、該成形金型の投入後に閉動作を行い該成形金型を挟み込み予熱する工程、
   該液受けカップに発泡体層を形成するローラー製造用の材料を注型する工程、
   該液受けカップ部の内型を開動作し、該液受けカップを該成形金型に型組みした後閉動作し、該成型金型と液受けカップを加熱する工程、
   該成形金型取出し時に該内型を開動作して脱型する工程、
   を有することを特徴とする成形金型と液受けカップの加熱方法。

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