JP4811869B2

JP4811869B2 - 鳴き防止ロール

Info

Publication number: JP4811869B2
Application number: JP2006325655A
Authority: JP
Inventors: 弥香坂谷
Original assignee: Synztec Co Ltd
Current assignee: Synztec Co Ltd
Priority date: 2005-12-08
Filing date: 2006-12-01
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2026-12-01
Also published as: EP1795472B1; CN101058667B; CN101058667A; EP1795472A3; JP2007182326A; US20070135530A1; EP1795472A2

Description

本発明は、発泡ポリウレタンからなる鳴き防止ロールに関し、特に、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、搬送を行う給紙搬送用ロール、及びリバースロールなどの紙葉類分離ロールに用いて好適な鳴き防止ロールに関する。

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たが、近年、給紙時の紙等との摩擦による振動により、いわゆる鳴き現象が生じるという点が問題視されている。

また、給紙部の重送防止に用いられる分離ロールには、その耐摩耗性、原稿非汚染性の点から、一般的には発泡ポリウレタンが用いられるが、紙さばき後、例えば、給紙ベルトと分離ロールとがつれまわりする際にブブブ、キューという異音（鳴き）が発生する。

このため、従来鳴き対策として、種々の検討がなされている。例えば、本出願人は、低硬度化を図りつつ耐久性に優れ、紙粉の影響を受けず安定した摩擦係数を維持することができ、且つ鳴きが発生しない給紙搬送用ロール（特許文献１参照）や、異音発生が防止されるとともに、汚染性がない鳴き防止ロールを提案している（特許文献２及び３参照）。これらのロールの鳴き対策は厚みのあるロールには有効であったが、厚さの薄いロールにおいて、鳴き対策、耐久性、圧縮永久ひずみすべてを満たすものではなかった。

特開２００３−１６５６３５号公報特開２００５−０５９２７９号公報特開２００５−１５４１４７号公報

本発明はこのような事情に鑑み、耐久性に優れた厚さの薄い鳴き防止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、カプロラクトン系ジオールを用いたプレポリマーと、２官能ジオールからなる鎖延長剤と、３官能以上の短鎖ポリオールからなる架橋剤とから得られ、前記鎖延長剤と前記架橋剤との総量に対して前記架橋剤が１０質量％以上２０質量％未満となるように配合され、且つ７０℃、２２時間、２５％の圧縮条件下での圧縮永久ひずみが２０％以下で、硬度がＡｓｋｅｒＣで６０〜７０°の発泡ポリウレタンからなり、ロールの厚さが４ｍｍ以下であることを特徴とする鳴き防止ロールにある。

本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の鳴き防止ロールにおいて、メカニカルフロス成形されたものであることを特徴とする鳴き防止ロールにある。

本発明によると、耐久性に優れた厚さの薄い鳴き防止ロールとなるという効果を奏する。

本発明の鳴き防止ロールは、カプロラクトン系ジオールを用いたプレポリマーと、２官能ジオールからなる鎖延長剤と、３官能以上の短鎖ポリオールからなる架橋剤とから得られ、鎖延長剤と架橋剤との総量に対して架橋剤が１０質量％以上２０質量％未満となるように配合され、且つ７０℃、２２時間、２５％の圧縮条件下での圧縮永久ひずみが２０％以下で、硬度がＡｓｋｅｒＣで６０〜７０°の発泡ポリウレタンからなり、ロールの厚さが４ｍｍ以下である。

このように、カプロラクトン系ジオールを用いたプレポリマーを基材として、鎖延長剤と架橋剤との質量比を規定して配合した発泡ポリウレタンを厚さの薄いロールに用いることにより、耐久性に優れ、鳴きを防止することができる鳴き防止ロールとなる。

本発明の鳴き防止ロールは、従来の厚みのあるロールでは鳴きが発生するために鳴き防止ロールに使用することができないとされていた鎖延長剤と架橋剤の配合から得られる発泡ポリウレタンからなるものであるが、厚さの薄いロールには好適なものである。

本発明にかかる発泡ポリウレタンは、鎖延長剤と架橋剤の総量に対して、架橋剤が１０質量％以上２０質量％未満、好ましくは１０質量％以上１５質量％以下となるように配合されている。つまり、鎖延長剤と架橋剤との質量比が９０：１０〜８０：２０（ただし、８０：２０を除く）、好ましくは９０：１０〜８５：１５となるように配合された発泡ポリウレタンである。この範囲に架橋剤を規定することで、ウレタンのハードセグメントが増して強固になるため、厚さが４ｍｍ以下のロール形状にすると振動しなくなり、鳴きが発生しなくなる。さらに７０℃、２２時間、２５％の圧縮条件下での圧縮永久ひずみが２０％以下となり、硬度はＡｓｋｅｒＣで６０〜７０°となる。この範囲よりも架橋剤を少なくすると、圧縮永久ひずみが２０％以上の発泡ポリウレタンとなり、ロールとして使用した際に変形が戻り難くなってしまうため好ましくない。また、この範囲よりも架橋剤を多くすると、厚さが４ｍｍ以下のロールでは振動を吸収して鳴きを抑えるという効果がなくなってしまう。

なお、ここでいう圧縮永久ひずみは、ＪＩＳＫ６２６２に準拠し、上述した配合の発泡ポリウレタンからなる外径φ３７ｍｍ×内径φ１７ｍｍ×幅１２．５ｍｍのサンプルロールを形成し、７０℃、２２時間、サンプルロールの軸方向上下から２５％圧縮して測定したものである。

ここで、本発明にかかる発泡ポリウレタンは、ポリε−カプロラクトン系ジオールと、ポリイソシアネートと、鎖延長剤及び架橋剤とを用いてプレポリマー法により製造されるものである。詳述すると、ポリε−カプロラクトン系ジオールと過剰のポリイソシアネート化合物とが反応することで、イソシアネート基が残存したカプロラクトン系プレポリマーができ、このカプロラクトン系プレポリマーの残存したイソシアネート基が、鎖延長剤及び架橋剤と反応することにより、ポリウレタンを製造することができる。

カプロラクトン系プレポリマーを製造するためのポリε−カプロラクトン系ポリオールとしては、数平均分子量が１０００〜４０００のポリオールを用いることができる。また、ポリイソシアネート化合物としては、２，６−トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、パラフェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、３，３−ジメチルジフェニル−４，４’−ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）などを挙げることができる。特に、性能およびコスト面で好適なものはＭＤＩである。

また、鎖延長剤は、２官能短鎖ジオールであり、例えば、数平均分子量が８０〜１６０の短鎖ジオールである。例えば、プロパンジオール（ＰＤ）及びブタンジオール（ＢＤ）の少なくとも一方を用いるが、勿論、二種以上混合して用いてもよい。ここで、プロパンジオールとしては１，３−プロパンジオールが、ブタンジオールとしては１，４−ブタンジオールが代表的なものであり、１，３−プロパンジオール及び１，４−ブタンジオールは性能およびコスト面で好適であるが、これに限定されるものではない。

一方、架橋剤は３官能以上の短鎖ポリオールであり、例えば、数平均分子量が８００以下、好ましくは５００以下の３官能ポリオールである。例えば、トリメチロールエタン（ＴＭＥ）及びトリメチロールプロパン（ＴＭＰ）が挙げられ、少なくとも一方を用いる。

本発明の鳴き防止ロールは、上述した原料を所定比率で配合後、発泡成形すればよいが、所定の添加剤を添加してもよい。例えば、発泡剤、整泡剤、老化防止剤、酸化防止剤などを添加してもよい。また、発泡は発泡剤による発泡でもよいが、整泡剤を添加して機械的に発泡させるメカニカルフロスでの発泡でもよい。

本発明の鳴き防止ロールは、上述した原料を所定比率で配合することにより、ロールの厚さ４ｍｍ以下において鳴きを防止することができ、且つ耐久性、圧縮永久ひずみ性に優れたものとなる。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、これらの実施例は本発明の範囲を何ら限定するものではない。

（実施例１）
カプロラクトン系ポリウレタンプレポリマー（ＲＶ２６００：大日本インキ化学工業株式会社製）１００質量部に、整泡剤、老化防止剤を添加し、メカニカルフロスで５分間攪拌した。その後、硬化剤として、鎖延長剤１，４−ブタンジオールと架橋剤トリメチロールプロパン（ＴＭＰ）との質量比が９０：１０の混合物を７．３質量部、水０．０５質量部とを混合し、メカニカルフロスで１分間攪拌したものを、１２０℃に加熱した金型に発泡密度０．４ｇ／ｃｍ^３（注型質量／注型金型の容積）となるように注型し、５０分後に取り出しロールを得た。得られたロールを研磨し、突っ切りし、外径φ２３ｍｍ×内径φ１７ｍｍ×幅２４ｍｍの実施例１のロール発泡体を得た。なお、圧縮永久ひずみ（ＣＳ）は１５％であった。

ここで、圧縮永久ひずみは、同様の配合及び方法によって得たφ３７ｍｍ×φ１７ｍｍ×幅１２．５ｍｍのロール形状物を、ＪＩＳＫ６２６２に準拠して７０℃、２２時間、２５％圧縮条件下で測定したものである。

（実施例２）
発泡密度０．５ｇ／ｃｍ^３とした以外は実施例１と同様にして実施例２のロール発泡体を得た。なお、圧縮永久ひずみは１５％であった。

（実施例３）
発泡密度０．６ｇ／ｃｍ^３とした以外は実施例１と同様にして実施例３のロール発泡体を得た。なお、圧縮永久ひずみは１６％であった。

（実施例４）
外径φ２５ｍｍ×内径φ１７ｍｍ×幅２４ｍｍとした以外は実施例３と同様にして実施例４のロール発泡体を得た。なお、圧縮永久ひずみは１６％であった。

（実施例５）
鎖延長剤と架橋剤との質量比を８５：１５とし、外径φ２５ｍｍ×内径φ１７ｍｍ×幅２４ｍｍとした以外は実施例２と同様にして実施例５のロール発泡体を得た。なお、圧縮永久ひずみは１５％であった。

（比較例１）
鎖延長剤と架橋剤の質量比を６０：４０にした以外は実施例１と同様にして比較例１のロール発泡体を得た。なお、圧縮永久ひずみは３％であった。

（比較例２）
鎖延長剤と架橋剤の質量比を６０：４０にして、ロールを外径φ２９ｍｍ×内径φ１７ｍｍ×幅２４ｍｍとした以外は、実施例１と同様にして比較例２のロール発泡体を得た。なお、圧縮永久ひずみは３％であった。

（比較例３）
鎖延長剤と架橋剤の質量比を６０：４０にして、ロールを外径φ２９ｍｍ×内径φ１７ｍｍ×幅２４ｍｍとした以外は、実施例２と同様にして比較例３のロール発泡体を得た。なお、圧縮永久ひずみは３％であった。

（比較例４）
鎖延長剤と架橋剤の質量比を６０：４０にした以外は実施例３と同様にしてロール発泡体を得た。なお、圧縮永久ひずみは４％であった。

（比較例５）
鎖延長剤と架橋剤の質量比を７０：３０にした以外は実施例２と同様にしてロール発泡体を得た。なお、圧縮永久ひずみは８％であった。

（比較例６）
鎖延長剤と架橋剤の質量比を８０：２０にした以外は実施例２と同様にして比較例６のロール発泡体を得た。なお、圧縮永久ひずみは１４％であった。

（比較例７）
ロールを外径φ２９ｍｍ×内径φ１７ｍｍ×幅２４ｍｍのロールとした以外は実施例１と同様にして比較例７のロール発泡体を得た。なお、圧縮永久ひずみは１５％であった。

（比較例８）
鎖延長剤と架橋剤の質量比を９５：５にした以外は実施例２と同様にして比較例８のロール発泡体を得た。なお、圧縮永久ひずみは２６％であった。

（比較例９）
架橋剤を配合しなかった以外は実施例２と同様にして比較例９のロール発泡体を得た。なお、圧縮永久ひずみは５５％であった。

（試験例１）：鳴き試験
図１に示すように、固定した各実施例および比較例のロール発泡体１１に対して、回転自在に設けられたフリーロール１２を、紙１３（ＰＰＣ普通用紙）を挟んで荷重２００ｇｆで圧接し、紙１３を引張った際の鳴き（異音）発生を官能試験にて確認した。なお、紙１３の紙送速度は５０ｍｍ／ｓｅｃで、試験は常温常湿（２３℃、５０％ＲＨ）環境下で行った。結果を表１に示す。

（試験例２）：耐久試験
上述した各実施例及び比較例のロール発泡体を、当該ロール発泡体に高負荷を与えるために研磨布を用いて耐久試験を行い、試験前後の各実施例及び各比較例のロール発泡体の外径の変化量を測定した。

この耐久試験は、図２に示すように、回転自在に設けられたフリーロール２２を、ロール発泡体１１に対して、固定した研磨布２３（研磨布Ａ-４００：（株）光陽社製）を挟んで荷重４００ｇｆで圧接し、ロール発泡体を回転速度：５００ｒｐｍで回転させて行った。なお、ロール発泡体の回転回数は発泡密度によって変更し、発泡密度０．４ｇ／ｃｍ^３：３００００回転、発泡密度０．５ｇ／ｃｍ^３：５００００回転、発泡密度０．６ｇ／ｃｍ^３：８００００回転とした。

測定結果を表１に示す。外径摩耗量が０．１５ｍｍ未満は○、外径摩耗量が０．１５ｍｍ以上０．３ｍｍ未満は△、外径摩耗量が０．３ｍｍ以上は×とした。

なお、外径は、レーザー測定器にてロールの軸方向端部からそれぞれ５ｍｍの箇所と中央部の計３箇所を測定してその平均をとった値とし、外径摩耗量は耐久試験前から耐久試験後の外径を引いた値とした。

（結果のまとめ）
各実施例のロール発泡体は、いずれも鳴き試験において鳴きが発生せず、耐久試験において外径摩耗量が０．１５ｍｍ未満であり、耐久性の優れた鳴き防止ロールであった。

これに対し、架橋剤の配合割合が多い比較例１〜６のロール発泡体は、圧縮永久ひずみはいずれも小さかったが、いずれも耐久性が優れず、鳴きが発生するものもあった。実施例１とはロールの厚さが異なる比較例７では、鳴きが発生した。また、比較例８及び比較例９のように架橋剤の配合割合が少ないロール発泡体は、鳴きが発生することなく、耐久性も良好であるが、圧縮永久ひずみが大きく、ロールとして用いるのには好ましくないものであった。

以上のように、架橋剤の配合割合を規定することで、耐久性に優れ、厚さの薄い鳴き防止ロールとなることがわかった。

試験例１の鳴き試験機を示す概略図である。試験例２の耐久試験機を示す概略図である。

符号の説明

１１ロール発泡体
１２フリーロール
１３紙
２２フリーロール
２３研磨布

Claims

カプロラクトン系ジオールを用いたプレポリマーと、２官能ジオールからなる鎖延長剤と、３官能以上の短鎖ポリオールからなる架橋剤とから得られ、前記鎖延長剤と前記架橋剤との総量に対して前記架橋剤が１０質量％以上２０質量％未満となるように配合され、且つ７０℃、２２時間、２５％の圧縮条件下での圧縮永久ひずみが２０％以下で、硬度がＡｓｋｅｒＣで６０〜７０°の発泡ポリウレタンからなり、ロールの厚さが４ｍｍ以下であることを特徴とする鳴き防止ロール。
請求項１に記載の鳴き防止ロールにおいて、メカニカルフロス成形されたものであることを特徴とする鳴き防止ロール。