JP4739558B2 - シリコーンゴムシートの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコーンゴムシートの製造方法に関し、詳しくは、精密印刷用ブランケットやＯＡ機器の中間転写体等として用いられる、表面が平滑なシリコーンゴムシートの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シリコーンゴムはその表面張力が小さいという性質を利用し、ＯＡ機器の中間転写体の表面材料や微細パターンをオフセット印刷するためのブランケット等に用いられており、使用上、その厚み精度を良好とすることやその外表面を平滑とすることが望まれている。このようなシリコーンシートの製造方法としては、コーターを用いる方法、注型による方法、押し出しによる方法、キャストによる方法、およびプレスによる方法等が挙げられる。
【０００３】
例えば、特開昭６０−２６０３０８において、均一の厚みで巻き込み気泡が少なく透明性の高いシートの製造方法が提供されている。
即ち、円筒金型内に熱硬化型シリコーンゴムを注入硬化させて離型面を形成した後、液体エラストマーを注入して遠心形成し、エラストマーのみを剥離して取り出し、切断してシートとする製造方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したコーターを用いる方法等のいずれの方法においても、厚みが薄く均一で平滑なシートを作成することが困難である。また、必要以上のシリコーンゴムを注入しなければならないため、ゴムのロスが大きい。さらには、表面粗さが小さいものを作ることが難しく、製法によっては気泡がシート内に入る場合もあるなどの問題点もある。特に、近年機械の大型化に伴いサイズの大きいシリコーンシートの要求性が高まっているが、大きなシートを作製する場合、加熱に大きなエネルギーを要したりするなど、問題点が顕著に表れてしまう。
【０００５】
また、特開昭６０−２６０３０８に開示の製造方法では、シリコーンゴムを離型層とし、その上のウレタンシートを取り出す方法であるため、シリコーンゴム層のみを金型から取り出して、転写体等に用いることができない。また、離型層とシート層の２層構造としてシートを作成していることから、遠心成形する材料を２回に分けて金型に注入して遠心硬化しなければならす作業に手間がかかる上に、離型層は製品として使用できないため、生産性が悪くなる。さらに、表面粗さが大きいという問題点もある。
【０００６】
本発明は上記した問題に鑑みてなされたものであり、大きくて厚みが薄く均一である上に、微少な凹凸もなく外表面が平滑なシリコーンゴムシートを得ることができ、さらには、製造時の工程を効率的にするシリコーンゴムシートの製造方法を提供することを課題としている。
【０００７】
【発明を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明は、金型を備えた遠心成形機を用い、上記金型内に常温での粘度が０．１Ｐａ・ｓ以上１００Ｐａ・ｓ以下の液状シリコーンゴムを注入し、上記金型を５ｒｐｍ以上３０００ｒｐｍ以下の回転数で、まず常温で３分以上２時間以下回転させた後、４０℃以上１２０℃以下に加熱して５分以上６時間以下回転させながら、金型内周面に沿って、液状シリコーンゴムを硬化させ、上記金型に触れていない面がセルフレベリングにより平滑となるように筒状のシリコーンゴム体を遠心形成し、上記筒状のシリコーンゴム体を金型内周面から剥離して取り出した後、該シリコーンゴム体を切断してシート状にしていることを特徴とするシリコーンゴムシートの製造方法を提供している。
【０００８】
このように、金型に触れていない面がセルフレベリングにより平滑となるように遠心成形しているため、筒状のシリコーンゴム体の内周面を平滑にすることができ、シリコーンゴム体を切断してシート状とした際に、シートの少なくとも一面を平滑にすることができる。また、セルフレベリング作用により厚みも均一にすることができる。即ち、本発明の製造方法では、金型の表面粗さにかかわらず、微小な凹凸もなく非常に平滑な面を有し、厚みが均一なシリコーンゴムシートを製造することができる。また、シリコーンゴムのみを遠心成形により成形しているため、精度よく、しかも簡単に製造することができる。
【０００９】
上記金型内に注入する液状シリコーンゴムとしては、ＲＴＶ（室温硬化型）、ＬＴＶ（加熱硬化型）等が挙げられ、一液の液状タイプ、二液の液状タイプのいずれも用いることができる。
【００１０】
上記金型内に液状シリコーンゴムを注入する前に、上記液状シリコーンゴムと同種又は別種の材料を金型内に注入し、上記金型を回転させながら、金型内周面に沿って、上記材料からなる基材を外層として遠心成形した後に、上記基材からなる外層の内周面に沿って、上記シリコーンゴム体を内層として遠心成形することができる。このように、製造されるシリコーンゴムシートを、シリコーンゴム体からなる内層と、上記液状シリコーンゴムと同種あるいは別種の材料の基材からなる外層との２層構造とすることにより、シリコーンゴムシートの強度を向上することができる。
【００１１】
同種の材料とは、上記した液状シリコーンゴムとして用いられる材料を意味し、シリコーンゴム体を形成する液状シリコーンゴムと、同一の液状シリコーンゴムを用いてもよい。
別種の材料とは、上記液状シリコーンゴム以外のゴム又は樹脂等を意味し、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、公知のゴム成分及びこれらの混合物が挙げられる。中でも、熱硬化性樹脂が好ましく、特に、耐熱性に優れるという理由により、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂が好ましい。その他、ポリウレタン樹脂、ポリベンズイミダゾール樹脂等も用いることができる。
【００１２】
上記液状シリコーンゴムと同種あるいは別種の材料からなる基材を外層として設ける際、上記基材を成形した後、該基材の内周面にプライマーを塗布することが好ましい。これにより、シリコーンゴム体からなる内層と、上記液状シリコーンゴムと同種あるいは別種の材料の基材からなる外層との密着性を向上することができる。プライマーとしては、市販のシリコーンゴム用プライマーが使用できる。例えば、信越化学（株）製、「プライマーＡ」、「プライマーＴ」等が挙げられる。
なお、基材を設けるには、上記のように遠心成形により基材を成形してもよいし、フィルム状とした上記材料を予め金型内に密着させて配置することで液状シリコーンゴム一体に成形してもよい。
【００１３】
硬化前の上記液状シリコーンゴムの粘度は、常温で０．１Ｐａ・ｓ以上１００Ｐａ・ｓ以下としている。これにより、厚みが均一なシートを精度よく作製することができる。上記範囲としているのは、粘度が１００Ｐａ・ｓより大きいと遠心時のゴムの流動性が悪くなり均一なベルトを得られないという問題があることによる。なお、上記粘度の下限値は０．１Ｐａ・ｓとしているが、粘度は低いほど好ましい。
【００１４】
液状シリコーンゴムには、必要に応じて、溶剤、粘度調整剤を加え、粘度を調整することができる。上記溶剤としては、キシレン、トルエン、ベンゼン等の有機溶剤を使用することができる。上記粘度調整剤としては、シリコーンオイル等を使用することができる。
また、必要に応じてシリカ等の充填剤を混入してもよい。さらに、硬化剤は必須であり、硬化剤を液状シリコーンゴムに混入してから、金型内に注入する。
【００１５】
本発明の製造方法によれば、金型の回転速度、シリコーンゴムの粘度等にもよるが、シリコーンゴム体の厚みが０．０１ｍｍ以上３ｍｍ以下、好ましくは０．０５ｍｍ以上２ｍｍ以下、さらに好ましくは０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下であるようなシリコーンゴムシートを好適に製造することができる。液状シリコーンゴムの必要量を計算して金型内に注入することで、厚みの制御が容易であるため、特に薄膜のシリコーンゴムシートの製造に好適である。また、遠心成形により成形するため、大きなシートであっても、精度良く均一な厚みとすることができる。
【００１６】
遠心成形の方法としては、最初に一定時間室温において金型を回転させながら均一にシリコーンゴム層を作製し、その後に加熱して金型を回転させながらシリコーンゴム層を硬化しシリコーンゴム体を得る。このように、温度を段階的に変更して遠心成形することにより均一な厚さのシートを得ることができる。また、回転時に加熱することによりゴムの硬化を効率よく行うことができる。
【００１７】
回転時の回転数は遅すぎると、液状シリコーンゴムがたれてきたりすることにより均一な層が作製できなくなることがあるため、硬化前の液状シリコーンゴムの粘度に応じて、均一なシリコーンゴム体が作製できる適切な回転数とすることが好ましい。具体的には５ｒｐｍ以上３０００ｒｐｍ以下、好ましくは１００ｒｐｍ以上２５００ｒｐｍ以下とする。上記範囲としているのは、回転数が上記範囲より小さいとシリコーンゴムのたれにより均一なシートが作製できないためであり、一方、回転数が上記範囲より大きいと振動等精度の面で、機械的に困難になるという問題があるためである。なお、液状シリコーンゴムを注入してから金型の回転を開始してもよいし、回転している金型中（回転中）に液状シリコーンゴムを注入してもよい。
【００１８】
回転時の温度については、シリコーンゴムの種類等に応じて、硬化するために適切な温度に適宜設定することができるが、具体的には、４０℃以上１２０℃以下とする。上記範囲としているのは、温度が上記範囲より小さいとシリコーンゴムの硬化に時間を要するためであり、温度が上記範囲より大きいとシリコーンゴムが劣化したり、冷めるのに時間がかかるという問題があるためである。また、温度は、液状シリコーンゴムを注入して、回転後、時間が経過してから上昇させる。回転後すぐに温度を上昇させると均一な厚みのシリコーンゴム体になる前に、硬化してしまう可能性があるためである。
【００１９】
金型の回転時間については、シリコーンゴムの種類や温度等に応じて、適宜設定することができるが、具体的には、５分以上６時間以下、好ましくは１０分以上３時間以下とするのが良い。上記範囲としているのは、回転時間が上記範囲より短いとシリコーンゴム体の成形が不十分であるためであり、回転時間を上記範囲より長くしても成形後の性能に影響がないためである。本発明では温度を段階的に変更して遠心成形するので、常温での回転時間は３分以上２時間以下とし、加熱しながらの回転時間は５分以上６時間以下とする。
【００２０】
遠心形成したシリコーンゴム体を切断する際は、製造するシリコーンゴムシートの大きさに応じて、切断位置、切断方向、切断回数等を適宜設定することができる。大きな１枚のシートを得るには、奥行き方向に切断するのが好ましい。
【００２１】
また、金型に注入すべき液状シリコーンゴムの必要量は、使用する遠心成形機の金型の大きさ及び必要なシリコーンゴム体の厚みから計算することができるので、必要以上に液状シリコーンゴムを使用する必要がなく、生産性が向上し、コスト的にも有利となる。
【００２２】
本発明のシリコーンゴムシートの製造方法により、大きくて厚みが薄く均一である上に、微少な凹凸もなく外表面が平滑なシリコーンゴムシートを提供することができる。これにより、上記の優れた特性を有する、大きくて薄いシリコーンゴムシートを容易に得ることができ、精密印刷様ブランケットやＯＡ機器の中間転写体の表面材料等として好適に使用することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態のシリコーンゴムシートの製造方法により作製されたシリコーンゴムシート２０を示す。
【００２４】
以下、図２に示す遠心成形機１０を用いた、シリコーンゴムシート２０の製造方法を示す。まず、液状シリコーンゴム（ＲＴＶ）に必要に応じて溶剤、希釈剤、硬化剤を加え、粘度を５Ｐａ・ｓに調整し、シリコーンゴムの溶液を作製する。次に遠心成形機１０の金型１１の大きさ、及びベルトの必要厚みから、液状シリコーンゴムの必要量を計算し、液状シリコーンゴムを遠心成形機１０の円筒状の金型１１内に注入する。注入後、金型１１を回転数が１５００ｒｐｍで一定として常温で０．５時間回転させながら、金型１１の内周面１１ａに沿って、金型１１に触れていない面がセルフレベリングにより平滑となるように筒状のシリコーンゴム体２１を仮成形した後、さらに４０℃に温度を上げて、５時間、金型１１を回転させながら遠心形成して完全に硬化させている。これにより、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、金型１１に触れていない内周面２１ａをセルフレベリングにより平滑とした筒状のシリコーンゴム体２１を得ている。
【００２５】
筒状のシリコーンゴム体２１を金型１１から剥離して取り出した後、図４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すように、奥行き方向に（図中の点線に沿って）シリコーンゴム体２１を切断し、シリコーンゴムシート２０を得ている。シリコーンゴムシート２０は、円筒状のシリコーンゴム体２１のセルフレベリングにより平滑とした内周面２１ａを表面側、シリコーンゴム体２１の外周面２１ｂを裏面側としており、その厚みはセルフレベリングにより均一としている。このように、金型１１に接していない内周面２１ａをシリコーンゴムシート２０の表面（使用面）とすることにより、厚みが均一で、平滑な表面を必要とする印刷用ブランケット等としてシリコーンゴムシート２０を使用することができる。
【００２６】
また、遠心成形機１０の金型１１の大きさは直径３０ｃｍ×奥行き４０ｃｍとしている。そのため、得られたシリコーンゴムシート２０は、幅４０ｃｍ×約９０ｃｍとなる。
【００２７】
次に、第２実施形態のシリコーンゴムシート３０の製造方法を示す。
図５（Ａ）（Ｂ）は、第２実施形態のシリコーンゴムシートの製造方法により作製されたシリコーンゴムシート３０を示す。
【００２８】
まず、ポリイミド樹脂溶液を粘度１Ｐａ・ｓに調整し、円筒状の金型１１に注入し、金型１１を回転数が１５００ｒｐｍで一定として１３０℃に温度をあげて１時間回転させた後、２００℃で１時間５００ｒｐｍで回転後、さらに３００℃で１時間５００ｒｐｍで回転させながら、金型１１の内周面１１ａに沿って、ポリイミド樹脂を硬化して、ポリイミドからなる基材３２を外層として遠心成形している。その後、上記第１実施形態と同様に、金型１１内に液状シリコーンゴムを注入し、１５００ｒｐｍで一定として常温で３時間回転させながら、シリコーンゴムを硬化し、外層であるポリイミド樹脂からなる基材３２の内周面３２ａに沿ってシリコーンゴム体３１を内層として遠心形成している。
【００２９】
金型１１が冷えた後に、シリコーンゴム体３１からなる内層とポリイミド樹脂の基材３２からなる外層を一体として金型１１から取り出して、奥行き方向に切断し、厚さ０．３ｍｍのシリコーンゴムシート３０を得ている。
シリコーンゴムシート３０は内層である円筒状のシリコーンゴム体３１のセルフレベリングにより平滑とした内周面３１ａを表面（使用面）側、外層である基材３２の外周面３２ｂを裏面側としている。
【００３０】
このように、シリコーンゴム体の外周面に沿って、耐熱性であるポリイミド樹脂の基材３２を設けて２層構造とすることにより、厚みが均一で、表面が非常に平滑なシリコーンゴムシート３０の強度を向上させることができる。
【００３１】
以下、本発明のシリコーンゴムシートの製造方法の実施例及び比較例について詳述する。
【００３２】
（実施例１）
液状シリコーンゴム（ＲＴＶ）１１０ｇをキシレンに溶解した。硬化剤を１１ｇ添加し、粘度を５Ｐａ・ｓとした後、遠心成形機の金型内にこのシリコーンゴム溶液を３００ｇ流し込んだ。なお、このシリコーンゴム溶液は、得られるシリコーンゴムシートの厚みが０．３ｍｍであるとして、必要な量を計算して調整した。また、金型の大きさは直径３０ｃｍ×奥行き４０ｃｍとした。金型の回転を開始後、徐々に回転数をあげ、３００ｒｐｍとなったところで回転数を一定として、室温で０．５時間回転し、その後続けて４０℃にて、５時間回転した後、回転を停止した。そのまま金型が冷えるまで放置し、金型が冷えた後に筒状のシリコーンゴム体を取り出し、奥行き方向に切断して、実施例１のシリコーンゴムシート（幅４０ｃｍ×約９０ｃｍ）を得た。
【００３３】
（実施例２）
ポリイミド樹脂溶液を１００ｇ円筒状の金型１１に注入し、金型１１を回転数が回転数が１５００ｒｐｍで１３０℃に温度をあげて１時間回転させた後、２００℃で１時間５００ｒｐｍで回転後、さらに３００℃で１時間５００ｒｐｍで回転させながらポリイミド樹脂を硬化した。
次に、実施例１と同様の液状シリコーンゴムを３００ｇ注入し、１５００ｒｐｍで一定として室温で１時間回転させながら、その後続けて４０℃にて、２時間回転した後、回転を停止した。金型が冷えた後に一体となったシリコーンゴム体を取り出し、奥行き方向に切断して、実施例２のシリコーンゴムシート（幅４０ｃｍ×約９０ｃｍ）を得た。
【００３４】
（比較例１）
二軸で張った長さ９０ｃｍのベルト上に、コーターを用いて、幅４０ｃｍ、厚み０．３ｍｍに、液状シリコーンゴム２００ｇ、硬化剤２０ｇをキシレンに溶解させたゴム溶液をコーティングで１周塗ったところで、コーターを離し、硬化後、シリコーンゴムベルトを取り外した。なお、シリコーンゴムシートの作製には、上記配合のゴム溶液を４００ｇ使用した。
【００３５】
上記実施例のシリコーンゴムシート及び比較例のシリコーンゴムシートについて以下の評価を行った。
実施例のシート及び比較例のシートについて、各々幅方向、長さ方向の厚み２４点を測定し、その平均値、及び最大値と最小値との差を各々求めた。
さらに、ベルトの外表面の表面粗さ（１０点粗さＲｚ［μｍ］）の測定（６ヶ所の平均）を行った（テンコール社製のものを使用）。
さらに、目視による気泡の有無を観察した。
上記各評価の結果を下記の表１に示す。
【００３６】
【表１】

【００３７】
表１に示される様に、実施例１のシリコーンゴムシートは、平均厚さ０．３０ｍｍであり、厚みの最大値と最小値の差も０．０２ｍｍと小さく、厚みのバラツキが少なかった。また、気泡もシート内に入らなかった。即ち、本発明の製造方法により、精度良く、所定の厚みを均一に有するシリコーンゴムシートを得ることができた。
さらに、シートの外表面の表面粗さＲｚも０．１μｍ程度とすることができ、平滑な表面とすることができた。
【００３８】
また、実施例２のシリコーンゴムシートについても、平均厚さ０．４０ｍｍ（その内、ポリイミド樹脂の基材厚さは０．１０ｍｍ）であり、厚みの最大値と最小値の差も０．０２ｍｍと小さく、厚みのバラツキが少なかった。また、気泡もシート内に入らなかった。実施例１と同様、本発明の製造方法により、精度良く、所定の厚みを均一に有するシリコーンゴムシートを得ることができた。
さらに、シートの外表面の表面粗さＲｚも０．２μｍとすることができ、平滑な表面とすることができた。
【００３９】
一方、比較例のシリコーンゴムシートは、０．３ｍｍの厚みとなる様にコーティングしたにもかかわらず、その平均厚みは０．２９ｍｍであり、また厚みの最大値と最小値の差も０．０６ｍｍと大きく、厚みの均一性及び精度が劣っていた。また、シート内に気泡が入っているのが観察された。
【００４０】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、金型内に液状シリコーンゴムを注入し、金型と接していない面をセルフレベリングにより平滑として筒状のシリコーンゴム体を形成し、その後切断してシリコーンゴムシートを作製することにより、従来まで困難であった大きくて薄く、かつ厚みが均一で表面が平滑であるシリコーンゴムシートを精度良く簡単に製造することができる。
【００４１】
このように、金型と接していないシリコーンゴム体の内周面をシリコーンゴムシートの表面とすることにより、金型の表面粗さにかかわらず、非常に平滑な外表面のシリコーンゴムシートを製造することができる。
さらに、シリコーンゴム単一層でシートを製造することができるので、成形時の加熱も効率的にできるため、成形時間を短くすることができる。
【００４２】
従って、本発明により製造されるシリコーンゴムシートは、上記のような特性に優れるため、特に精密印刷用ブランケットやＯＡ機器の中間転写体の表面材料等として非常に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態の製造方法により製造されたシリコーンゴムシートが示された斜視図である。
【図２】 遠心成形機の断面図である。
【図３】 実施形態の製造方法により遠心成形した状態の金型で（Ａ）が斜視図、（Ｂ）が断面図である。
【図４】 本発明の実施形態の製造方法により製造されたシリコーンゴムシートの工程で、（Ａ）がシリコーンゴム体の斜視図、（Ｂ）が（Ａ）において点線でシリコーンゴム体を切断した状態の斜視図、（Ｃ）がシリコーンゴムシートの斜視図ある。
【図５】 本発明の第２実施形態の製造方法により製造されたシリコーンゴムであり、（Ａ）が遠心成形したときの断面図、（Ｂ）がシリコーンゴムシートの斜視図である。
【符号の説明】
１０ 遠心成形機
１１ 金型
２０ シリコーンゴムシート
２１ シリコーンゴム体

Claims (3)

1. 金型を備えた遠心成形機を用い、
   上記金型内に常温での粘度が０．１Ｐａ・ｓ以上１００Ｐａ・ｓ以下の液状シリコーンゴムを注入し、
   上記金型を５ｒｐｍ以上３０００ｒｐｍ以下の回転数で、まず常温で３分以上２時間以下回転させた後、４０℃以上１２０℃以下に加熱して５分以上６時間以下回転させながら、金型内周面に沿って、液状シリコーンゴムを硬化させ、上記金型に触れていない面がセルフレベリングにより平滑となるように筒状のシリコーンゴム体を遠心形成し、
   上記筒状のシリコーンゴム体を金型内周面から剥離して取り出した後、該シリコーンゴム体を切断してシート状にしていることを特徴とするシリコーンゴムシートの製造方法。
2. 上記金型内に液状シリコーンゴムを注入する前に、
   上記液状シリコーンゴムと同種又は別種の材料を金型内に注入し、
   上記金型を回転させながら、金型内周面に沿って、上記材料からなる基材を外層として遠心成形した後に、
   上記基材からなる外層の内周面に沿って、上記シリコーンゴム体を内層として遠心成形し、
   内層と外層を一体として金型内周面から剥離して取り出した後、該２層構造のシリコーンゴム体を切断して、内層の内周面を表面側、外層の外周面を裏面側としたシート状にしている請求項１に記載のシリコーンゴムシートの製造方法。
3. 上記金型内に注入するシリコーンゴムが、二液の液状タイプからなるものである請求項１又は請求項２に記載のシリコーンゴムシートの製造方法。

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