JPS63104072A - 定着ロ−ル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、金属芯金の上にシリコンゴム層をもうけ、
さらにシリコンゴム層の上に弗素樹脂被膜層を有する金
属とシリコンゴムと弗素樹脂からなるロール状複合材料
に関する。

従来より金属芯金を母体とし、その上にシリコンゴム層
をもうけた弾性体ロールは多くの産業界において利用さ
れている。

金属芯金上に密着されたシリコンゴム層を有する弾性体
ローラは、シリコンゴム自体がもつ耐熱性、耐薬品性、
高温時においても非常に変化の少ない弾性特性、シリコ
ンゴム自体がもつ表面滑り特性、被粘着性より、繊維加
工業における製品送りロール、ガイドロール、印刷機等
の紙送りロール、その他工業会でのピンチロール、耐熱
ロール、搬送ロール等広い範囲で大きいものは面長数１
０ｍ、小さいものは数ミリのロールまで使用されている
。

特に最近ＯＡ機器の普及により複写機に使用する定着ロ
ール、紙送りロール、コンピータ−用プリンターロール
、レーザプリンター用定着ロール等シリコンゴムロール
の耐熱性、弾性特性、高強度性、等の特徴をかわれ非常
に大きな市場にて使用されている。

しかしながら、シリコンゴムが非常に多くのすぐれた特
徴を有してはいるものの今日の印刷技術、特にＯＡＩ器
技術の進歩は目ざましいものがあり、つい数年前には１
分間にＡ４サイズ１０枚位の複写機技術も最近では１分
間に数１０枚、しいては数百枚もの複写印刷技術が要求
されつつある。

このような複写機技術の進歩よりおのずとその機械に使
用される部品も高性能、高特性が要求され材料において
もどんどんと改良をよぎなくされる。

このような技術革新の目ざましい時期において、金属芯
金にシリコンゴム層をもうけ、さらにその最外層の弗素
樹脂層をもうけ、しかもその特性において耐久性にすぐ
れ、耐熱性、耐離型性、高強度をもつ画期的な特性を示
すロール状複合材料を提供するものである。

従来より上記に示した金属芯金上にシリコンゴム層を有
するロール表面上にさらに被粘着性、離型性をもたせる
ために、弗素樹脂層を最外層にもうける試みはなされて
きた。

本発明者が同者えをもち発明した多数の特許出願に示さ
れるごとく弗素樹脂が非常にすぐれた特徴をもちながら
、その加工技術の難かしさより苦労を重ね開発された技
術が公知となっている。

本発明はこのようにして開発された技術をさらに一段と
硬度な技術に仕上げるために考案されたものである。弗
素樹脂、特に四弗化エチレン樹脂、四弗化エチレン−パ
ーフルオロビニールエーテル共重合体、四弗化エチレン
−六弗化プロピレン共重合体においては、周知の如く優
れた耐薬品性、耐熱性、電気絶縁性、自己潤滑性、非粘
着性等の優れた特性を有している。しかしながら、その
ような非常に優れた特性が逆に加工性にはわざわいし、
加工温度が非常に高い、非粘着性より複合化が難かしい
等の加工者に対しては非常に困難に技術をよぎなくされ
ている。

本発明はこの弗素樹脂の加工技術の困難性を克服し、芯
金上にもうけたシリコンゴム層の上に強固に密着した弗
素樹脂層をもったロール状複合材、　　料を提供するも
のである。

本発明は従来技術では得ることの出来なかった金属芯金
の上にシリコンゴム層をもったロール上に未焼成の弗素
樹脂層をコーティング、粉体塗装等の方法によりもうけ
、さらにその弗素樹脂層の弗素樹脂を融点以上の温度に
加熱して未焼成弗素樹脂を焼成弗素樹脂にしてなる方法
により強固にシリコンゴム層と弗素樹脂層が密着してな
る金属芯金とシリコンゴム層と弗素樹脂層をもったロー
ル状複合材料である。

金属芯金の上にシリコンゴム層をもうけ、さらにその上
に弗素樹脂層をもうける手段として、まず金属芯金上に
シリコンゴム層をもうけ、その上に焼成された弗素樹脂
チューブテープ又はフィルムを接着剤を用いたり、収縮
チューブをかぶせたりする方法は本発明から除外される
。あくまでも本発明は、金属芯金上にシリコンゴム層を
もうけ、さらにその上に未焼成の弗素樹脂層をなんらか
の手段によりもうけ、後に・弗素樹脂のもつ融点以上に
加熱焼成してなる方法をこうじてなる金属芯金とシリコ
ンゴム層と弗素樹脂層を存するロール状複合材料である
。

本発明者は先にシリコンゴム層の上に未焼成の弗素樹脂
層をもうけ、さらにその未焼成の弗素樹脂層を焼成して
シリコンゴム層の上に弗素樹脂層ろもうける方法につい
て色々と考案した。

しかしながら、このような方法によりシリコンゴム層の
上に弗素樹脂層をもうける方法において唯一の欠点とし
てシリコンゴム層と弗素樹脂層との密着において多少な
りとも不安があった。

本発明は、この技術をさらに深くっつ込み研究すること
によりおどろくべき発明にいたった。

本方法は、金属芯金上にもうけるシリコンゴムの組成に
おいて、シリコンレジンとシリコンゴムに含まれる充て
ん剤、例えば、シリカ、酸化鉄、マンガン、コバルト、
アルミナ硬化剤、加硫剤等、シリコンゴムにに含まれる
あらゆる充てん剤の量の割合をシリコンレジンの割合よ
り多くすることにあることを発明した。

すなわち、金属芯金上にもうけるシリコンゴムの配合を
行う時にシリコンレジンとシリコンレジン以外の充てん
剤をシリコンレジン以上の割合で配合する必要がある。

いいかえれば、金属芯金上にもうけたシリコンゴム上に
、さらに弗素樹脂層をもうける場合、シリコンゴムに含
まれるシリコンレジン以外の充てん剤の量が最低５０％
（重量％）以上必要で、特に密着性を上げるには５５％
〜９０％（重量％）の間が適していることが判明した。

特に、そのロールの用途が印刷機、ＯＡ機器用定着機で
ある場合、シリコンゴムと弗素樹脂被覆の密着性は剥離
強度にして１３０　ｇ／２０ｍｍ巾以上必要でこの場合
は、シリコンゴムに含まれている充てん剤の量が５５％
（重量％）以上含まれていることも必要条件となる。

さらに、このようなロールにおける耐久性寿命はシリコ
ンゴム層と弗素樹脂層との密着性に弗素樹脂被成の膜厚
が重要な要因となり６μｍ〜２４μｍの範囲にあること
が必要条件となる。

このような、シリコンゴム中の充てん剤の星と密着性、
弗素樹脂被膜厚が密着性すなわち、ローラの寿命に影響
するという考えは金属材料等に弗素樹脂をコーティング
塗装によりもうけた場合には考えられず、特に膜厚にお
いては金属材料にコートする場合、厚みが厚ければ厚い
ほど寿命が長いというのが常識であった。

このことからしても、又、シリコンゴム自体がもともと
被粘着性を示す物体であり、さらにその表面に世の中の
材料の中でも最もくっつきにくい材料とされている弗素
樹脂を密着させることは非常に困難であり、本発明がい
かに有意義なものがが立証される。

次に、本発明を得る方法及び従来品との比較を示す。

まず、金属芯金、例えばアルミ、鉄、ステンレスのパイ
プ又はパイプの両端に軸受部をもうけた芯金の表面をサ
ンドブラスト、研磨等の方法により表面処理を行う。

一方、シリコンゴム、レジンにシリカ粉末をシリコンレ
ジンと同等もしくはほぼそれに近い量を混ぜ込み、さら
に紅ガラ、加硫剤、マンガン、等ごく少量づつ加えその
量がシリコンレジンの量より多くなるよう最適には５５
％（重量％）以上になるよう含め混練りする。

このようにして出来上がったシリコンゴムコンパウンド
を金属芯金にプライマーを塗布した後、押出し法、加圧
法、手巻法等の方法により巻つける。

次に、芯金にシリコンゴムコンパウンドを巻きつけたも
のを加硫釜に入れ加硫し、さらに約２００℃位の炉に入
れ再度加硫を行う。このようにして出来上がった金属−
ゴムロールの表面を研磨するなりして寸法通りに仕上げ
る。

次に、金属芯金シリコンゴムロールの表面に弗素樹脂、
例えば四弗化エチレン樹脂、四弗化エチレン−パーフル
オロビニールエーテル共重合体、四弗化エチレン−六弗
化プロピレン共重合体等のエナメル、デスバージョン、
粉体等の樹脂を吹付、チッピング、粉体塗装等の方法に
より６μｍ〜２４μｍ膜厚になるよう塗布する。

このようにして出来た金属芯とシリコンゴムと弗素樹脂
の複合体は未だその弗素樹脂が未焼成の状態である。こ
の未焼成の弗素樹脂層をその弗素樹脂のもつ融点以上の
温度、すなわち四弗化エチレン樹脂の場合は３２７℃、
四弗化エチレン−パーフルオロビニールエーテル共重合
体の場合は３０６℃、四弗化エチレン−六弗化プロピレ
ン共重合体の場合は２８０℃以上の温度に加熱して弗素
樹脂層を焼成する。

このようにして得た金属芯金とシリコンゴムと弗素樹脂
の被合体ロールは表面層が焼成された弗素樹脂層被覆に
おおわれ少し光った光沢を示し、耐熱２２０℃に耐え、
離型性を示し、印刷機械用ロール、ＯＡ機器用定着ロー
ルとして非常に適したロールとなる。

このように構造物として金属芯金とシリコンゴムと弗素
樹脂という複合ロールを得ることが出来たが、そのシリ
コンゴム層と弗素樹脂層との密着性である。シリコンゴ
ム層中のシリコンレジンと他の充てん剤の債と弗素樹脂
被膜の密着性（７１）離強度）について表に示す。

単位　ｇ／２０龍φ ＯＡ機器ζこおける定着ローラとして本構造物を使用し
た場合、シリコンゴムと弗素樹脂との剥離強度が最低１
３０ｇ以上は必要とされており、１３０ｇ以下では耐寿
命的に難点となる。又、充てん剤の量が多くなるほど密
着性が上がることが上記表で示されるが、９０％以上充
てん剤を含ませることはゴムロールとして使用が不可と
なる。又、シリコンゴム特性から言って印刷機ロール、
ＯＡ機器定着ロールとして使用に適しているのはシリコ
ンゴム中に含まれる充てん剤の量が５５〜８０％位まで
が最適であり、従って弗素樹脂膜厚が３０μｍともなる
と剥離強度が弱くなり使用に適さない。

以上説明した文中は本特許請求の範囲を制限するものと
はなり得ないし又、以下に示す実施例においても本特許
請求の範囲を制限するものではない。

〔実施例１〕 ロール有効面長３００１ｍ、径３０ｍφ、両端にベアリ
ングが入まるボスをもつアルミローラを試作し、その有
効面をサンドブラスト”６００にて表面処理した。

次に、東しシリコン側製、レジンにシリカ４０％（重量
％）を混合し、さらにマグネ粉末４％（重量％）、紅ガ
ラ１５％（重量％）に加硫剤数％を混合し、混練機でね
った結果シリコンコンパウドを得た。

このようにして、得たシリコンコンパウドをアルミ芯金
の表面にプライマを塗布し、さらに手巻き加工により約
３鰭ｔの肉厚で巻付は成型した。

さらに、この品物を７気加硫釜１６０℃の中に約６時間
放置した後取出し再度２２０　ｃの電気炉の中に４時間
放置して取り出した。

このようにして得たシリコンゴムを巻つけたロールのシ
リコンゴム部を１　、Ｑｍ　ｇ削り取り、示差熱天秤に
て６００℃まで加熱してシリコンレジンを分解飛ばした
残査を調べた所６日９＜でシリコンレジンが３２％であ
ったことがわかった。

このようにして得たシリコンローラの表面に四弗化エチ
レン樹脂エナメルを吹付塗装にて約１５μ膜厚になるよ
うに塗布し１８０℃で約１０分乾燥した。後に四弗化エ
チレン樹脂被膜に３２７℃以上の熱を加え焼成した所、
白色の未焼成四弗化エチレン樹脂膜が透明となり下地の
樹脂ゴムの紅色がくっきりとうかび上がり表面は四弗化
エチレン樹脂でおおわれ、光沢を示したアルミ芯金に樹
脂ゴム層を存し、さらに焼成された四弗化エチレン樹脂
層をもって、複写機用定着ローラを得た。

木ローラの１木を破壊試験を行うためつぶし、四弗化エ
チレン樹脂被膜の密着製を２０１■巾で測定した所、剥
離強度は２３０ｇ有り、膜厚は１５μｍであった。この
ローラを複写機に入れ耐久テストを行った結果、通紙２
０万枚においても四弗化エチレン樹脂被膜の剥離はなく
、又、オフセットもない非常に複写機用定着ロールとし
て適していることがわかった。

〔比較例１〕 実施例１と同様の方法で複合ロールを試作し、シリコン
ゴム中のシリコンレジンの量を増し、示差熱天秤の値が
４８％、すなわちシリコンレジンの量が５２％になるロ
ールを試作し、他は全（実施例１と同じにした。四弗化
エチレン樹脂と実施例ゴムとの剥離強度を測定すると６
０ｇであった。

本ロールと複写機にセット、実耐久テストを行った新約
１５０００枚通紙した所で四弗化エチレン樹脂膜がシリ
コンゴム面より部分的に浮き白い斑点が発生し耐久性が
ないことがわかった。

〔比較例２〕 実施例１と同様で四弗化エチレン樹脂の膜厚のみを５μ
ｍとし、その他は実施例１と全く同じにした四弗化エチ
レン樹脂の剥離強度は２００ｇ位あり、密着は良かった
が、実機にかけると２万枚位の通紙でオフセントが発生
し、離型性に難があることがわかった。

〔実施例１〕 ステンレス８釜６０璽重φのローラを作成し、表面をサ
ンドブラストをかけた。シリコンレジンにシリカ、石英
、アルミナ、カーボン、加硫剤等の充てん剤７５％を加
え混練りし実施例１と同様シリコンゴムローラを得た。

色は黒であった。本シリコンゴムローラに四弗化エチレ
ン−パーフルオロビニールエーテル共重合体の粉末を約
２０μｍ厚に粉体塗布した後、四弗化エチレン−パーフ
ルオロビニールエーテル共重合体の粉体が溶融する。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属芯金上にシリコンゴム層をもうけ、さらに最
   外層に弗素樹脂被膜層を有する弾性があり、しかも非粘
   着性にすぐれた定着ロール。
2. （２）上記特許請求範囲（１）の定着ロールにおいて、
   弾性層であるシリコンゴム層と弗素樹脂層との密着性に
   おいてその密着強度が１３０ｇ／２０ｍｍ巾以上である
   ことを特徴とする定着ロール。
3. （３）上記特許請求範囲（１）の定着ロールにおいて、
   その弗素樹脂層の弗素樹脂の結晶化度が９５％以下にな
   っていることを特徴とする定着ロール。
4. （４）上記特許請求範囲（１）の定着ロールにおいて、
   弾性層であるシリコンゴム層の厚みが金属芯金の厚みよ
   りも薄いことを特徴とする定着ロール。
5. （５）上記特許請求範囲（１）の定着ロールにおいて、
   芯金にシリコンゴム層をもうけ、さらに最後の工程で未
   焼成の弗素樹脂層をもうけた後、その弗素樹脂層を加熱
   焼成してなる定着ロール。