JP4863338B2

JP4863338B2 - ウレタンローラの注型装置

Info

Publication number: JP4863338B2
Application number: JP2001111275A
Authority: JP
Inventors: 孝之望月
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2001-04-10
Filing date: 2001-04-10
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2021-04-10
Also published as: JP2002307454A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はウレタンローラ（以下、単に「ローラ」とも称する）に関し、詳しくは、抵抗値や硬度等のローラ性能に局所的なバラツキがなく、電子写真装置や静電記録装置において各種ローラとして好適に使用することのできるウレタンローラを、効率的かつ低コストで製造することができるウレタンローラの注型装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機やプリンター、ファクシミリ等の電子写真装置や静電気録装置等においては、電子写真プロセスにおける帯電、トナー層形成、現像、クリーニング、給紙、搬送等の各工程で、トナー供給ローラ、現像ローラ、転写ローラ、給紙ローラ、搬送ローラ等の、弾性材料や樹脂材料からなるローラが多様な役割を果たしている。
【０００３】
これらの各種ローラ部材において多く使用されているのが、ローラ軸の外周に、ウレタン材料を主成分とするウレタンフォーム層が形成されてなるウレタンローラである。かかる各種ローラ部材としてのウレタンローラにおいては、ウレタンフォーム層が均一な内部および表面構造を有しており、抵抗値や硬度等のローラ性能に局所的なバラツキがないことが要求される。
【０００４】
一方、これら各種ローラ部材として用いるウレタンローラの製造方法としては、ローラ軸の表面にウレタンフォーム体を担持させ、このウレタンフォーム体の外面を加工して円筒状のローラ形状に成形する方法や、ウレタンフォーム層を金軸と一体で筒型内において発泡成形する方法（特開平９−２７４３７３号、特開平５−１８８７７４号公報等）等が提案されている。
【０００５】
しかし、このうち前者の方法においては、ローラ表面に研磨等の後加工による毛羽立ち等が残るために表面性が悪化して、実機搭載時に不良や欠陥等を生ずる原因となったり、製造工程が煩雑になるために生産効率が低下してしまうなどの問題があった。また、後者の方法においても、型内で発泡を行うために形成されたウレタンフォーム層において密度の不均一が生じたり、未充填部やエアの巻き込みに起因する欠陥が発生するなどの問題があり、いずれにおいても高性能のウレタンローラを歩留良く製造できるものではなかった。
【０００６】
これらの方法に対し、上記問題点を有しないウレタンローラの製造方法として、泡体をモールド内に圧入して微細セル構造を有するポリウレタンフォーム成形品を得る技術が提案されている（特許第２９９０６１６号公報）。これは、上述の水を発泡剤とする一般的な低圧発泡方法を用いた技術に対し、機械的撹拌により泡体を形成する技術（メカニカルフロス）を用いるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記技術によれば表面性やローラ性能に優れたウレタンローラを得ることはできるものの、撹拌により生成した泡体の最初と最後の部分については、完全に均一な泡体状態にはならず、従って性能的に問題が生じてしまうために、廃棄せざるを得なかった。即ち、低圧発泡方法の場合と同様に、産業廃棄物の発生を避けることができなかった。また、これらの技術はいずれも、連続的なローラ製造には適さないものであった。
【０００８】
そこで本発明の目的は、上述の従来技術における問題点を解消して、表面性の悪化や密度の不均一、ローラ性能のバラツキ等の問題がなく、各種ローラ部材として好適に用いることのできるウレタンローラを、産業廃棄物を発生させずに、連続的に、かつ、歩留良く製造することができる、コスト性および生産性に優れたウレタンローラの注型装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、以下のとおりである。
（１）ポリオール成分系の貯蔵タンクと、イソシアネート成分系の貯蔵タンクと、吐出ヘッドと、二基の前記貯蔵タンクから両成分系を独立に循環させて該吐出ヘッドに流入させる一対の油圧ピストンとを備え、かつ、前記吐出ヘッドが対向する両成分系の流入口を有するウレタンローラの注型装置において、前記油圧ピストンが、油圧回路の間にオイルバイパスを有することを特徴とするウレタンローラの注型装置である。
【００１４】
（２）前記（１）の注型装置において、前記油圧ピストンが、イソシアネート成分系側において、ポリオール成分系側よりも小型化されている注型装置である。
【００１５】
（３）前記（１）または（２）の注型装置において、前記吐出ヘッドの流入口に設置されたオリフィスが、イソシアネート成分系側において、ポリオール成分系側よりも小径化されている注型装置である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照しつつ具体的に説明する。
本発明のウレタンローラの注型方法においては、ポリオール成分系とイソシアネート成分系とからなるウレタン材料を筒型内に注入することによりローラのウレタンフォーム層を形成するに際し、注入時に、両成分系を高圧下で衝突混合して高圧発泡させる。かかる高圧発泡を用いてローラのウレタンフォーム層を形成することにより、密度やローラ性能の不均一等の欠陥のない良質のウレタンローラを得ることができるとともに、従来の低圧発泡やメカニカルフロスの技術では避けられなかった廃棄材料の発生を防止することができ、優れたコスト性および生産性を実現することができる。
【００１７】
本発明においては、上記高圧発泡によりローラのウレタンフォーム層を形成するものであればよく、他の諸条件は適宜定めることが可能である。ここで、本発明における高圧発泡とは、ウレタン材料としてのポリオール成分系とイソシアネート成分系とを、高圧下、好適には圧力５０〜３００ｋｇ／ｃｍ²、特には１００〜２００ｋｇ／ｃｍ²にて衝突混合させ、発泡させることをいう。
【００１８】
かかる高圧発泡によるローラの注型に使用することのできる注型装置としては、例えば、図１に示すものが挙げられる。図示する注型装置は、ポリオール成分系の貯蔵タンク２と、イソシアネート成分系の貯蔵タンク３と、吐出ヘッド１と、両成分系を夫々独立に循環させるための一対の油圧ピストン４ａ、４ｂとを備えている。かかる一対の油圧ピストン４ａ、４ｂにより高圧で循環される両成分系は、貯蔵タンク２、３と油圧ピストン４ａ、４ｂとを結ぶ循環流路７ａ、７ｂから、分岐部６ａ、６ｂを介して吐出流路８ａ、８ｂへと流通し、吐出ヘッド１に流入する。
【００１９】
かかる吐出ヘッド１の例としては、図２（イ）、（ロ）に示すものを挙げることができ、（イ）はいわゆるストレート型ヘッド、（ロ）はＬ型ヘッドを示している。図示するように、吐出ヘッド１には、ポリオール成分系およびイソシアネート成分系の流入口９、１０が、互いに対向する位置に設けられており、かかる流入口９、１０から両成分系を流入させる際の圧力を上記所定の高圧範囲に調整することにより、両成分系を対向する方向から噴射して、衝突混合することで、本発明に係る高圧発泡を行うことができる。
【００２０】
この場合に圧力５０〜３００ｋｇ／ｃｍ²が好適であるのは、圧力がこれよりも高圧であると吐出ヘッド１からの吐出液の供給量が多すぎて、ウレタンローラの注型には適さないためである。本発明の注型方法におけるウレタン材料の好適供給量は、１〜５０ｇ／ｓｅｃ、特には３〜１０ｇ／ｓｅｃであるが、従来の高圧発泡機の場合、供給量では２００ｇ／ｓｅｃ、圧力では１００ｋｇ／ｃｍ²が下限であり、ローラの注型に使用できるものではなかった。本発明の装置においては、図１に示すように、油圧ピストン４ａ、４ｂが油圧回路の間にオイルバイパス５ａ、５ｂを有しているために、油圧ピストン４ａ、４ｂに供給されるオイルの量が減少してシリンダー速度が低下し、結果として装置内の流量と、それに伴い吐出ノズルからの供給量をも低減することができる。かかる供給量の少量化により、本発明の方法に好適に使用できる装置が実現できたものである。
【００２１】
この場合、少ない流量でも各成分系を安定して循環させるために、配合比率の低いイソシアネート成分系側の油圧ピストン４ｂを、ポリオール成分系側の油圧ピストン４ａよりも小型化することが好ましい。これにより、少量供給を安定的に行うことができる。
【００２２】
また、吐出時において流量を安定化するために、吐出ヘッド１のイソシアネート成分系側の流入口１０に設置するオリフィス（図示せず）として、ポリオール成分系側よりも小径化した、少量吐出に適した口径のものを用いることが好ましい。ポリオール成分系側と同じ大口径オリフィスのままで、ニードルにより流量を絞ることも可能であるが、これは非常に微妙な調整が必要であるうえに材料中の異物により隙間が詰まって流量が不安定になるなどの問題があるため、小口径オリフィスを用いることが好適である。この場合、更に、対応するイソシアネート成分系側の循環流路７ｂと吐出流路８ｂとの分岐部６ｂに、小径オリフィスに合った微細ストレーナーを設けることが好ましい。
【００２３】
ウレタン材料として用いることのできるポリオール成分としては、特に制限はなく、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ＴＨＦ−アルキレンオキサイド共重合体ポリオール、ポリエステルポリオール、アクリルポリオール、ポリオレフィンポリオール、エチレン−酢酸ビニル共重合体の部分鹸化物、フォスフェート系ポリオール、ハロゲン含有ポリオール等を好適に用いることができる。
【００２４】
また、イソシアネート成分についても特に制限はなく、汎用であるＴＤＩ、ＭＤＩ、粗製−ＭＤＩ（ポリメリックＭＤＩ）、および変性ＭＤＩだけでなく、特殊なイソシアネートを用いても差し支えない。特殊なイソシアネートしては、例えば、１，５−ナフタレンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、トランスシクロヘキサン１，４ジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、水添−ＸＤＩ、水添−ＭＤＩ、リジンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、トリス（イソシアネートフェニル）チオフェスフェート、テトラメチルキシレンジイソシアネート、リジンエステルトリイソシアネート、１，６，１１−ウンデカントリイソシアネート、１，８−ジイソシアネート−４−イソシアネートメチルオクタン、１，３，６−ヘキサメチレントリイソシアネート、ビシクロへプタントリイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等が挙げられ、これらも好適に用いることができる。
【００２５】
ウレタン材料としては、これらポリウレタン原料に加え、架橋剤、発泡剤（水、低沸点物等）、界面活性剤、触媒等を添加することができ、これにより所望に応じた特性とすることができる。また、難焼剤や充填材、イオン導電剤や電子導電剤等の導電剤、公知の充填剤や架橋剤等を適宜使用することも可能である。イオン導電剤の例としては、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、ドデシルトリメチルアンモニウム（例えば、ラウリルトリメチルアンモニウム）、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、オクタデシルトリメチルアンモニウム（例えば、ステアリルトリメチルアンモニウム）、ベンジルトリメチルアンモニウム、変性脂肪酸ジメチルエチルアンモニウムなどの過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、エチル硫酸塩、カルボン酸塩、スルホン酸塩などのアンモニウム塩、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、トリフルオロメチル硫酸塩、スルホン酸塩などが挙げられる。
【００２６】
また、電子導電剤の例としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等の導電性カーボン；ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボン；酸化処理を施したインク用カーボン、熱分解カーボン、天然グラファイト、人造グラファイト；酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物；ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属などを挙げることができる。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づき説明する。
実施例
図１に示す、ポリオール成分系の貯蔵タンク２と、イソシアネート成分系の貯蔵タンク３と、吐出ヘッド１と、一対の油圧ピストン４ａ、４ｂと、油圧ピストン４ａ、４ｂの油圧回路間に設けられたオイルバイパス５ａ、５ｂとを備えた注型装置を用いて、吐出ヘッド１内でウレタン材料を高圧発泡させて筒型内に注入することにより、ウレタンローラの注型を行った。吐出ヘッド１としては図２（イ）に示すストレート型のものを用い、吐出ヘッド１内における噴射圧力１００ｋｇ／ｃｍ²、吐出ヘッド１からの供給量１０ｇ／ｓｅｃとした。筒型としては、中心線上に径６．０ｍｍの芯金を貫設した内径２０．０ｍｍ、長さ３００ｍｍの筒型を用いた。ウレタン材料のポリオール成分系およびイソシアネート成分系の配合内容は下記の表１に示す通りである。
【００２８】
【表１】

【００２９】
得られたウレタンローラは、密度およびローラ性能が均一で、欠陥等もない良質なものであり、各種ローラ部材として好適に使用可能であった。また、吐出されたウレタン材料の最初と最後の部分についてもローラの注型に使用することができ、これにより得られたローラについても品質、性能的に問題はなかった。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、表面性の悪化や密度の不均一、ローラ性能のバラツキ等の問題がなく、各種ローラ部材として好適に用いることのできるウレタンローラを、産業廃棄物を発生させずに、連続的に、かつ、歩留よく製造することができる、コスト性および生産性に優れたウレタンローラの注型装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の注型装置の一例を示す説明図である。
【図２】吐出ヘッドの一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１吐出ヘッド
２ポリオール成分系の貯蔵タンク
３イソシアネート成分系の貯蔵タンク
４ａ、４ｂ油圧ピストン
５ａ、５ｂオイルバイパス
６ａ、６ｂ分岐部
７ａ、７ｂ循環流路
８ａ、８ｂ吐出流路
９、１０流入口

Claims

ポリオール成分系の貯蔵タンクと、イソシアネート成分系の貯蔵タンクと、吐出ヘッドと、二基の前記貯蔵タンクから両成分系を独立に循環させて該吐出ヘッドに流入させる一対の油圧ピストンとを備え、かつ、前記吐出ヘッドが対向する両成分系の流入口を有するウレタンローラの注型装置において、
前記油圧ピストンが、油圧回路の間にオイルバイパスを有することを特徴とするウレタンローラの注型装置。
前記油圧ピストンが、イソシアネート成分系側において、ポリオール成分系側よりも小型化されている請求項１記載の注型装置。
前記吐出ヘッドの流入口に設置されたオリフィスが、イソシアネート成分系側において、ポリオール成分系側よりも小径化されている請求項１または２記載の注型装置。