(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハードセグメントとしてポリエチレンまたはポリプロピレンを用い、ソフトセグメントとしてエチレン−プロピレン共重合体またはエチレン−プロピレン−ジエン共重合体を用いたオレフィン系熱可塑性エラストマーと、ハードセグメントとしてポリスチレンを用い、ソフトセグメントとしてポリブタジエン、ポリイソプレンまたはポリオレフィンを用いたスチレン系熱可塑性エラストマーとからなる熱可塑性エラストマーの混合物を必須成分として含有する、紙送り用ローラのための熱可塑性エラストマー材料。
【請求項２】
オレフィン系熱可塑性エラストマーが２０〜８０重量部で、スチレン系熱可塑性エラストマーが８０〜２０重量部で、これら両熱可塑性エラストマーの合計が１００重量部である請求項１記載の熱可塑性エラストマー材料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、複写機、ファクシミリ等の情報機器において、原稿紙を搬送する紙送り用ローラのための熱可塑性エラストマー材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、情報機器において、原稿紙を搬送するための紙送り用ローラとしては、ゴム製のローラが一般的に用いられている。このゴム製ローラは、芯金の外周に弾性体であるゴム成分を被覆したものであって、このゴム成分として、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）または熱可塑性エラストマー（以下「ＴＰＥ」ともいう）が用いられることが多い。
【０００３】
ＥＰＤＭは、エチレンとプロピレンとジエンの三成分からなり、耐候性が優れており、摩擦係数が比較的高いという特長がある。
【０００４】
ＴＰＥは、分子中に弾性を持つゴム成分＝ソフトセグメント（軟質相）と、塑性変形を防止するための分子拘束成分＝ハードセグメント（硬質相）との両成分をあわせもっており、常温では加硫ゴムと同様の性質をもち、弾性のあるのが特徴であって、高温では普通の熱可塑性樹脂と同じく、既存の成型機をそのまま使える高分子材料である。いわば、ゴムとプラスチックの中間の性質をもつことから、多方面に用途が開けている。代表的なＴＰＥとしては、スチレン系、オレフィン系、塩ビ系、ウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、フッ素系等を挙げることができる。塩ビ系ＴＰＥは特に耐候性が優れており、ウレタン系ＴＰＥおよびポリエステル系ＴＰＥは特に機械的強度が優れており、ポリアミド系ＴＰＥは特に強靱性が優れており、フッ素系ＴＰＥは特に耐薬品性が優れているという特長がある。
【０００５】
ところで、紙送り用ローラには、摩擦係数が高くて搬送力の大きいこと、耐摩耗性に優れていること、ローラとしての外径精度を高めるために研磨加工が容易であること、軽いことなどの特性が要求されている。ところが、塩ビ系ＴＰＥ、ウレタン系ＴＰＥ、ポリエステル系ＴＰＥ、ポリアミド系ＴＰＥ、フッ素系ＴＰＥでは、これらの要求特性を必ずしも満足することはできない。この点、オレフィン系ＴＰＥは、ハードセグメントにポリプロピレンやポリエチレンなどのポリオレフィンを用い、ソフトセグメントにエチレン−プロピレン共重合体（ＥＰＲ）ならびにエチレン−プロピレン−ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）を使ったＴＰＥで、他のＴＰＥに比べて比重が最も軽く、使用温度範囲が広く（−６０〜１４０℃程度）、耐熱性に優れているという特長を有している。また、スチレン系ＴＰＥは、ハードセグメントにポリスチレンを用い、ソフトセグメントにポリブタジエン、ポリイソプレンまたはポリオレフィン（エチレン−ブチレン共重合体またはエチレン−プロピレン共重合体）を使ったＴＰＥで、軟らかくて伸びやすいため加硫ゴムの性質に最も近く、バランスのよいＴＰＥである。
【０００６】
そこで、オレフィン系ＴＰＥは、タイプＡデュロメータ硬さがＡ３５からＡ９０のものが紙送り用ローラのゴム成分として使用されており、スチレン系ＴＰＥは、タイプＡデュロメータ硬さがＡ９０までのものが紙送り用ローラのゴム成分として使用されている。しかし、オレフィン系ＴＰＥは、摩擦係数が低くて搬送力が弱いという欠点があり、スチレン系ＴＰＥは、研磨加工性および耐摩耗性が劣るという欠点があるので、オレフィン系ＴＰＥ単独またはスチレン系ＴＰＥ単独のものは紙送り用ローラの材料として最適ではない。
【０００７】
また、ＥＰＤＭは、合成ゴム中比重が最小で、特に耐候性に優れ、オゾンや熱や化学薬品に対する耐性に優れているという特長があるが、耐摩耗性が十分ではない。
【０００８】
さらに、特公平８−３２８０８号公報には、「（１）６０〜８０重量％の加硫エチレン−プロピレン−ジエンゴム、１５〜３０重量％のポリプロピレン及び３〜１０重量％の少なくともブロックＡ、Ｂ成分から得られるブロック共重合体であって、ブロックＡがポリスチレン、ブロックＢがポリブタジエン又はポリイソプレンであり、かつブロックＢの重合体が少なくとも部分的に水素化されているものと、（２）  成分（１）の全量に基づき１０〜４０重量％の可塑化用油とから本質的になる重合体混合物を含む熱可塑性エラストマー。」が記載されている。この特許公報に記載された熱可塑性エラストマーは、次の課題を解決することを目的としている。すなわち、オレフィン系ＴＰＥは、比較的硬度が高いため、軟化性の油と混合することによって軟らかくなるように成分調整されることが多く、そのために、一般に、ナフテン系またはパラフィン系の油である可塑剤が添加されるが、その可塑剤がオレフィン系ＴＰＥの表面からしみ出しやすいという欠点を有している。表面に油がしみ出ることによって表面が粘着性を帯びるという不都合な点が生じるので、その油のしみ出しを防止するために、９０〜９７重量％のオレフィン系ＴＰＥに３〜１０重量％のスチレン系ＴＰＥを混合したのである。このように、上記特許公報には、油のしみ出しを防止することを目的とする熱可塑性エラストマーが記載されているが、紙を搬送する目的については、全く記載されていない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従来の技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、紙送り用ローラとして必要な特性である、高摩擦係数および高搬送力と、研磨加工性と、耐摩耗性とをすべて備えた紙送り用ローラのための熱可塑性エラストマー材料を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、オレフィン系ＴＰＥとスチレン系ＴＰＥとを混合した熱可塑性エラストマーの混合物を必須成分として含有するので、これらの熱可塑性エラストマーが互いの欠点を補完して、その特性を改善し、上記した紙送り用ローラとして好適に使用しうるローラを提供することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
すなわち、本発明の紙送り用ローラのための熱可塑性エラストマー材料は、ハードセグメントとしてポリエチレンまたはポリプロピレンを用い、ソフトセグメントとしてエチレン−プロピレン共重合体またはエチレン−プロピレン−ジエン共重合体を用いたオレフィン系熱可塑性エラストマーと、ハードセグメントとしてポリスチレンを用い、ソフトセグメントとしてポリブタジエン、ポリイソプレンまたはポリオレフィン（エチレン−ブチレン共重合体またはエチレン−プロピレン共重合体）を用いたスチレン系熱可塑性エラストマーとからなる熱可塑性エラストマーの混合物を必須成分として含有することを特徴としている。
【００１２】
オレフィン系熱可塑性エラストマーにおけるハードセグメントとソフトセグメントの比率は、ハードセグメントが１０〜５０重量部でソフトセグメントが５０〜９０重量部で、その合計が１００重量部であるのが好ましい。また、スチレン系熱可塑性エラストマーにおけるハードセグメントとソフトセグメントの比率はハードセグメントが１０〜５０重量部でソフトセグメントが５０〜９０重量部で、その合計が１００重量部であるのが好ましい。
【００１３】
エチレン−プロピレン−ジエン共重合体の第三成分のジエンとしては、重合反応性の点から、ジシクロペンタジエン、５−エチリデン−２−ノルボルネンを用いるのが好ましい。
【００１４】
また、紙送り用ローラとして必要な特性を十分に具備するためには、オレフィン系熱可塑性エラストマーとスチレン系熱可塑性エラストマーの配合比は、オレフィン系熱可塑性エラストマーが２０〜８０重量部で、スチレン系熱可塑性エラストマーが８０〜２０重量部で、これら両熱可塑性エラストマーの合計が１００重量部であるのが好ましい。
【００１５】
オレフィン系熱可塑性エラストマーが２０重量部未満（スチレン系熱可塑性エラストマーが８０重量部超）の場合、低硬度のものでは研磨加工が不可で、高硬度のものでは、良好な研磨加工性を有する熱硬化性ゴムと同程度の研磨ができないという欠点があり、一方、オレフィン系熱可塑性エラストマーが８０重量部超（スチレン系熱可塑性エラストマーが２０重量部未満）では、摩擦係数が低下して高い搬送力を確保できず、耐摩耗性に劣るという欠点がある。
【００１６】
また、各種配合剤の混入・分散を助け、成形作業を容易にするために、鉱物油系可塑剤、植物油系可塑剤、フタレート系またはアジペート系合成可塑剤等の可塑剤を適正量含有することが好ましい。
【００１７】
また、炭酸カルシウム、塩基性炭酸マグネシウム、天然ケイ酸、ケイ酸塩等の充填剤、補強剤を必要に応じて含有することができる。
【００１８】
また、酸化劣化とオゾン劣化を防止するための劣化防止剤を必要に応じて含有することができる
また、酸化チタン等の白色顔料、カーボンブラック等の黒色顔料などの顔料を必要に応じて含有することができる。
【００１９】
また、耐久性、耐熱性などの特性を改良するための有機改質剤を必要に応じて含有することができる。
【００２０】
さらに、外観を高めるために、仕上げ剤や塗料を必要に応じて含有することができる。
【００２１】
以上の各種配合剤を混練りする装置としては、ロール混練機またはバンバリーミキサーに代表される密閉式混練機を使用することができる。
【００２２】
そして、ローラ形状に成形する成形法としては、圧縮成形、射出成形、押出成形、ブロー成形、トランスファー成形などを採用することができる。
【００２３】
【実施例】
以下に本発明の実施例を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００２４】
以下の表１に示すような配合比率を有する、本実施例１〜３に係るオレフィン系とスチレン系の混合ＴＰＥ、ならびに、比較例としてＥＰＤＭ、スチレン系ＴＰＥまたはオレフィン系ＴＰＥとを、８０℃に加熱しておいたバンバリーミキサー中で、１２０ｒｐｍ  において約２分間混合した。この間に、バンバリーミキサー内の混合物の温度は約１７０℃に上昇した。この温度において、さらに２分間混合した後、表１記載の可塑剤を加え、この混合物を約３分間混合した。その結果、その混合物の温度は約２００℃に上昇した。次に、バンバリーミキサー内の混合物を取り出して、ローラにより厚さ５ｍｍのシート状に圧延した。そのシートを冷却した後、切断機で細粒状とした。そして、その細粒状のものをスクリュー式射出成形機（図示せず）のホッパーに充填し、図１に示すように、内径ｄが８ｍｍで、外径Ｄが２２ｍｍで、長さＬが２８ｍｍのローラを射出成形により得た。表１の配合は重量％を示し、実施例１〜３のもののタイプＡデュロメータ硬さは、Ａ４０である。
【００２５】
【表１】
0003613471.tif 000002
【００２６】
（研磨加工性）
そして、以上のようにして得た射出成形品であるローラを実際に紙送り用ローラとして使用するためには、表面を研磨加工して外径精度を向上する必要があり、実施例１〜３に係る成分を有するローラ、ＥＰＤＭ成分を有するローラ、スチレン系ＴＰＥ成分を有するローラ、オレフィン系ＴＰＥ成分を有するローラを乾式および湿式研磨機により研磨加工したところ、実施例１−３に係る成分を有するローラとオレフィン系ＴＰＥ成分を有するローラについては、図２（ａ）に示すように、平滑な研磨面を得ることができたが、スチレン系ＴＰＥ成分を有するローラについては、図２（ｂ）に示すように、表面に毛玉状の多数の突起１８が形成され、ＥＰＤＭ成分を有するローラについては、図２（ｃ）に示すように、表面に多数の亀裂（多数の斜めの細線で示すもの）が形成された。このように、実施例１〜３に係る成分を有するローラは研磨加工性が優れているのが分かる。（搬送力）
次に、研磨加工後の各ローラを図３に示すような試験機に装着して搬送力を測定した。図３に示す試験機について説明すると、１は回転可能で駆動手段を有しない加圧ローラ、２は加圧ローラ１の直下にある複数の搬送ローラを装着した回転軸（後記する番号１７のもの）を駆動するモータ、３は搬送される紙、４は紙３の端部に噛合して紙３を支持・固定する支持体である。図３では見えないが、支持体４からは、細いワイヤが伸びており、そのワイヤは搬送力測定器５に接続されている。６は搬送力測定器５のゲインを調節するアンプである。
【００２７】
７は１００ｇの荷重で、１００ｇの荷重７は枠体８に取りつけられており、枠体８から延設された部材９は、搬送紙３に負荷される加圧ローラ１と枠体８の自重をゼロにするための自重補償機構を有している。すなわち、自重補償機構を有する部材９の端部の調節ネジ１０を調節することにより、自重補償作用が発揮され、紙３に対しては荷重７の１００ｇの重さのみが負荷されるようにすることができる。１１、１２は試験器が設置されたベース１３の水平度を調整するために、鉛直方向にロッド１４、１５を伸縮させるレバーである。
【００２８】
図４は、加圧ローラ１から紙３が搬送される部分を拡大して示す図で、複数の搬送ローラ１６を装着した回転軸１７が紙３を間に介して加圧ローラ１の直下に位置している。
【００２９】
以上のように構成される試験機を用いて、０．０６ｍｍ厚×２１０ｍｍ幅×２９６ｍｍ長さの紙（上質コピー紙、Ａ４サイズ）３に負荷される荷重が１００ｇになるように調節ネジ１０を調節し、モータ２の回転数を６０ｒｐｍ  とし、６０秒間搬送ローラ１６を連続して回転させることにより、紙３が図３において右方に搬送されようとすることで発生する力（引張力；Ｎ）の最大値と最小値と平均値を搬送力測定器５で測定した。この搬送力（Ｎ）の測定試験を５回繰り返して行い、５回の試験の最大値の平均値と、５回の試験の最小値の平均値と、５回の試験の平均値の平均値を、それぞれ、最大値、最小値、平均値と表示して表２に示す。
【００３０】
【表２】
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【００３１】
表２に明らかなように、実施例１〜３に係る成分を有するローラの搬送力は他の成分を有するローラより大きい。
（摩耗量）
同上試験機を用いて、搬送ローラの摩耗量の測定を以下のようにして行った。すなわち、０．０６ｍｍ厚×２１０ｍｍ幅×２９６ｍｍ長さの紙（１０００番耐水ペーパー）３に負荷される荷重が１００ｇになるように調節ネジ１０を調節し、モータ２の回転数を６０ｒｐｍ  とし、１時間搬送ローラ１６を連続して回転させた後、搬送ローラ１６の重量を測定した。この搬送試験を５回繰り返して行い、搬送ローラ１個の初期重量の平均値と、搬送ローラ１個の１時間連続回転後の重量の平均値と、初期重量から１時間連続回転後の重量を差し引いた摩耗減量を、それぞれ、初期重量、回転後重量、摩耗減量と表示して表３（単位ｇ）に示す。なお、各成分の比重が異なるので、その比重差による測定誤差をなくすために、比重を１に揃えることで、比重を加味した摩耗減量（比重加味摩耗減量）も併せて表３に記載する。比重を加味した摩耗減量を比較するのが、耐摩耗性を公平に評価できると思われる。
【００３２】
【表３】
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【００３３】
表３に示すように、実施例１〜３に係る成分を有するローラの摩耗減量は少ない。オレフィン系ＴＰＥも摩耗減量は少ないが、これはオレフィン系ＴＰＥから可塑剤がしみ出したことにより、摩耗が抑制されたためであると考えられる。
【００３４】
一方、ＥＰＤＭ成分を有するローラやスチレン系ＴＰＥ成分を有するローラの摩耗減量は、実施例１〜３のものに比べて多い。
（摩擦係数）
次の表４は、同上方法により混練した、タイプＡデュロメータ硬さがＡ４０の場合における各成分からなる試料（内径ｄが８ｍｍで、外径Ｄが２２ｍｍで、長さＬが２８ｍｍのローラ）の静摩擦係数と動摩擦係数を比較する表である。表４に示すように、実施例１〜３に係る成分のものは、静摩擦係数と動摩擦係数がともに高い。
【００３５】
【表４】
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【００３６】
さらに、紫外線照射下での静摩擦係数の変化の様子を図５に示す。図５において、記号「○」は実施例２に係る配合成分の試料（内径ｄが８ｍｍで、外径Ｄが２２ｍｍで、長さＬが２８ｍｍのローラ）を示し、記号「●」はＥＰＤＭ成分の試料（内径ｄが８ｍｍで、外径Ｄが２２ｍｍで、長さＬが２８ｍｍのローラ）を示す。
【００３７】
図５に示すように、本実施例に係るものは、紫外線照射下での摩擦係数の低下が少なく、耐候性に優れていることが分かる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、紙送り用ローラとして必要な特性である、高摩擦係数および高搬送力と、研磨加工性と、耐摩耗性とをすべて備えた紙送り用ローラのための熱可塑性エラストマー材料を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】紙送り用ローラの斜視図である。
【図２】射出成形ローラを研磨加工した状態を示す図で、図２（ａ）は本発明に係る成分を有するローラとオレフィン系ＴＰＥ成分を有するローラを示し、図２（ｂ）はスチレン系ＴＰＥ成分を有するローラを示し、図２（ｃ）はＥＰＤＭ成分を有するローラを示す。
【図３】ローラの搬送力および摩耗量を測定した試験機の斜視図である。
【図４】図３の試験機において、加圧ローラ１から紙３が搬送される部分を拡大して示す図である。
【図５】本発明の成分の試料とＥＰＤＭ成分の試料の紫外線照射下での摩擦係数の変化を示す図である。
【符号の説明】
１…加圧ローラ
２…モータ
３…搬送される紙
４…支持体
５…搬送力測定器
６…アンプ
７…１００ｇの荷重
８…枠体
９…自重補償機構を有する部材
１０…調節ネジ
１１、１２…レバー
１３…ベース
１４、１５…ロッド
１６…搬送ローラ
１７…回転軸
１８…突起
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0003613471.tif 000009
【図５】
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