(57)【要約】【課題】  低硬度で、かつ、ある一定の範囲に摩擦係数が調整されたゴム組成物及びゴムローラを提供するものである。【解決手段】  本発明に係るゴム組成物は、天然ゴム又は合成ゴムの単体物或いはそれらの混合物で構成されるベースポリマと、ＲＢセラミックスとで構成されたものである。また、本発明に係るゴムローラ１０は、ローラ軸体である芯金１１の周りに、少なくとも最外層が、前述のゴム組成物で形成されたゴム層１２を設けたものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然ゴム又は合成ゴムの単体物或いはそれらの混合物で構成されるベースポリマと、ＲＢセラミックスとで構成されたことを特徴とするゴム組成物。
【請求項２】
上記ベースポリマ１００重量部に対して、上記ＲＢセラミックスを５〜１００重量部の割合で添加した請求項１記載のゴム組成物。
【請求項３】
天然ゴム又は合成ゴムの単体物或いはそれらの混合物で構成されるベースポリマ１００重量部に対して、高硬度、低摩耗、低摩擦の摩擦低減材を５〜１００重量部の割合で添加したことを特徴とするゴム組成物。
【請求項４】
硬度がＡ６０以下である請求項１から３いずれかに記載のゴム組成物。
【請求項５】
ローラ軸体である芯金の周りにゴム層を設けたゴムローラにおいて、上記ゴム層の少なくとも最外層を、天然ゴム又は合成ゴムの単体物或いはそれらの混合物で構成されるベースポリマとＲＢセラミックスとで構成されるゴム組成物で形成したことを特徴とするゴムローラ。
【請求項６】
上記ベースポリマ１００重量部に対して、上記ＲＢセラミックスを５〜１００重量部の割合で添加した上記ゴム組成物で形成した請求項５記載のゴムローラ。
【請求項７】
ローラ軸体である芯金の周りにゴム層を設けたゴムローラにおいて、上記ゴム層の少なくとも最外層を、天然ゴム又は合成ゴムの単体物或いはそれらの混合物で構成されるベースポリマ１００重量部に対して、高硬度、低摩耗、低摩擦の摩擦低減材を５〜１００重量部の割合で添加したゴム組成物で形成したことを特徴とするゴムローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム組成物及びゴムローラに係り、特に、紙葉類の給紙搬送に用いるゴムローラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、複写機、ＦＡＸ等のＯＡ機器又はＡＴＭに使用される定形用紙や紙幣などの紙葉類の分離部分は、給紙用ローラと分離用ローラ、又は給紙用ローラとゴム板（分離板）とを組み含わせたもので構成される。紙葉類は給紙用ローラで搬送されるが、紙葉が２枚以上重なった状態で搬送された場合、紙葉を１枚だけ通過させるために、分離用ローラ又はゴム板の摩擦力で紙葉を止めるような分離機構が採用されている。
【０００３】
これらのローラは、ローラ軸体である芯金の周りにゴム層を設けたゴムローラで構成される。ゴム層の構成材としては、通常、低硬度で、かつ、高い摩擦係数を有するゴム組成物が適している。しかし、分離機構によっては、低硬度でありながら、摩擦係数が小さいローラ又は摩擦係数が大きいローラ、つまり、低硬度で、かつ、ある一定の範囲で任意の摩擦係数を有するローラが必要となる。
【０００４】
通常、摩擦係数を小さくするためには、ゴム組成物に占める可塑剤の割合を減少させたり、充填剤の割合を増加させることで対応している（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１１４２１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、これらの手法を用いると、ゴム組成物の硬さが高くなってしまうため、ゴムローラと紙葉との接触面積が小さくなり、紙葉分離に支障をきたすおそれがあった。また、ゴム層を構成する円筒状のゴム体に芯金を圧入してゴムローラを形成する場合、ゴム組成物の硬さが高すぎると、ゴム体に芯金を圧入することが困難になるという問題があった。
【０００７】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、低硬度で、かつ、ある一定の範囲に摩擦係数が調整されたゴム組成物及びゴムローラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成すべく本発明に係るゴム組成物は、天然ゴム又は合成ゴムの単体物或いはそれらの混合物で構成されるベースポリマと、ＲＢセラミックスとで構成されたものである。
【０００９】
ここで、ベースポリマ１００重量部に対して、ＲＢセラミックスを５〜１００重量部の割合で添加することが好ましい。また、硬度がＡ６０以下であることが好ましい。
【００１０】
また、本発明に係るゴム組成物は、天然ゴム又は合成ゴムの単体物或いはそれらの混合物で構成されるベースポリマ１００重量部に対して、高硬度、低摩耗、低摩擦の摩擦低減材を５〜１００重量部の割合で添加したものである。
【００１１】
一方、本発明に係るゴムローラは、ローラ軸体である芯金の周りにゴム層を設けたゴムローラにおいて、上記ゴム層の少なくとも最外層を、天然ゴム又は合成ゴムの単体物或いはそれらの混合物で構成されるベースポリマとＲＢセラミックスとで構成されるゴム組成物で形成したものである。
【００１２】
ここで、ベースポリマ１００重量部に対して、ＲＢセラミックスを５〜１００重量部の割合で添加したゴム組成物で形成することが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係るゴムローラは、ローラ軸体である芯金の周りにゴム層を設けたゴムローラにおいて、上記ゴム層の少なくとも最外層を、天然ゴム又は合成ゴムの単体物或いはそれらの混合物で構成されるベースポリマ１００重量部に対して、高硬度、低摩耗、低摩擦の摩擦低減材を５〜１００重量部の割合で添加したゴム組成物で形成したものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、低硬度でありながら、ある一定の範囲において摩擦係数を自在に調整可能なゴム組成物を得ることができるという優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好適一実施の形態を説明する。
【００１６】
本実施の形態に係るゴム組成物は、天然ゴム又は合成ゴムの単体物或いはそれらの混合物で構成されるベースポリマと、ＲＢセラミックスとで構成されたものである。より具体的には、ゴム組成物は、ベースポリマ100重量部に対して、ＲＢセラミックスを5〜100重量部の割合で添加してなるものである。また、ゴム組成物の硬度はA60以下、好ましくはA25〜A60以下に調整される。
【００１７】
ここで言うＲＢ（Rice Bran）セラミックスとは、脱脂ぬかの炭化物（軟質なアモルファスカーボン）と、フェノール樹脂の炭化物であるガラス状炭素（硬質なアモルファスカーボン）とで構成される炭素材料であり、数種類の気孔を有する多孔質構造を呈している。また、ＲＢセラミックスは、高硬度、低摩耗、低摩擦という特性を有している。
【００１８】
また、ここで言う硬度A60以下とは、JIS K 6253のデュロメータ タイプＡ（ショアＡ）に準拠して測定された硬度が60以下ということである。
【００１９】
ベースポリマを構成する合成ゴムとしては、
エチレン・プロピレンゴム、
塩素化ポリエチレンゴム、
ブタジエンゴム、
クロロプレンゴム、
スチレン・ブタジエンゴム、
アクリロニトリル・ブタジエンゴム、
アクリルゴム、
シリコーンゴム、
ふっ素ゴム、
ウレタンゴム、
エピクロルヒドリンゴム等が挙げられる。ここで、ベースポリマにＲＢセラミックスを添加することから、添加剤を多量に添加できる超高分子量タイプのベースポリマを適用することが望ましく、超高分子量タイプの種類が多いエチレン・プロピレンゴム、塩素化ポリエチレンゴムが特に好ましい。
【００２０】
ＲＢセラミックスの添加量を5〜100重量部としたのは、添加量が５重量部未満だと、摩擦係数を下げる効果が十分でないためである。逆に、ＲＢセラミックスの添加量が100重量部を超えると、ゴム組成物の硬さがA60を超えてしまうためである。
【００２１】
ゴム組成物の硬さをA60以下としたのは、硬さがA60を超えると、後述するゴムローラを構成するゴム体に芯金を圧入するのが困難となるためである。
【００２２】
本実施の形態に係るゴム組成物は、ベースポリマとＲＢセラミックスの他に、適宜、加硫剤、加硫助剤、充填剤、可塑剤、老化防止剤、安定剤、着色剤、滑剤等を含んでいてもよい。
【００２３】
加硫剤としては、
硫黄、
硫黄化合物、
硫黄以外の無機加硫剤、
ポリアミン、
樹脂加硫剤、
オキシム類、
ニトロソ化合物、
トリアジン系、
パーオキサイド系等が挙げられる。これらの物質の単体物又は２種以上組み含わせたものが、加硫剤として添加される。
【００２４】
パーオキサイド系加硫剤としては、
ジベンゾイルパーオキシドのようなジアシルパーオキシド、
ジクミルパーオキシド、
ジ-ｔ-ブチルパーオキシド、
モノパーオキシ化合物（ｔ-ブチルパーオキシアセテート、ｔ-ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ｔ-ブチルパーオキシベンゾエートのようなパーオキシエステル類等）、
ジパーオキシ化合物（2,5-ジメチル-2,5-ジ-(ｔ-ブチルパーオキシ)-ヘキシン-3、2,5-ジメチル-2,5-ジ-(ｔ-ブチルパーオキシ)-ヘキサン、1,4-ビス-(ｔ-ブチルパーオキシ-イソプロピル)ベンゼン、1,3-ビス-(ｔ-ブチルパーオキシ-イソプロピル)ベンゼン、2,5-ジメチル-2,5-ジ-(ベンゾイルパーオキシ)-ヘキサン等）、
などが挙げられる。これらの物質の単体物又は２種以上混合したものが、パーオキサイド系加硫剤として添加される。
【００２５】
加硫に際しては加硫助剤の併用が可能であり、加硫助剤としては、
金属酸化物、
金属炭酸、
アミン類、
グアニジン系、
アルデヒドアミン系、
アルデヒドアンモニア系、
チアゾール系、
スルフェンアミド系、
チオ尿素系、
チウラム系、
ジチオカルバメート系、
ザンテート系、
アリル化合物、
マレイミド類、
メタクリレート類、
ジビニル化合物等が挙げられる。これらの物質の単体物又は２種以上組み含わせたものが、加硫助剤として添加される。
【００２６】
充填剤は無機系、有機系いずれのものを用いてもよく、無機系充填剤又は有機系充填剤を単独で、或いは両者を併用して使用することが可能である。
【００２７】
無機系充填剤としては、
カーボン系、
シリカ系、
炭酸マグネシウム系、
炭酸カルシウム系、
けい酸マグネシウム系、
けい酸アルミニウム系、
酸化アルミニウム系、
水酸化アルミニウム系、
炭化けい素系、
ガラス系、
高強度繊維等を用いることができる。
【００２８】
有機系充填剤としては、
ポリエチレン(PE)、
ポリプロピレン(PP)、
ポリスチレン(PS)、
アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂(ABS樹脂)、
ポリカーボネート(PC)、
ポリアセタール(POM)、
ポリオキシメチレン、
ポリエステル、
ポリアミド(PA)、
ポリアミドイミド(PAI)、
ポリフェニレンエーテル(PPE)、
ポリフェニレンサルファイド(PPS)、
ポリエーテルケトン(PEK)、
ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、
ポリアリレート、
ポリイミド(PI)、
エンプラ系樹脂（液晶ポリマ等）、
塩素系樹脂（ポリ塩化ビニル、塩素化ポリエチレン等）、
ふっ素系樹脂（ポリビニリデンフルオライド(PVdF)、エチレン・テトラフルオロエチレン(ETFE)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等）、
シリコーン系樹脂、
高強度繊維等を用いることができる。
【００２９】
加硫剤は、ベースポリマ100重量部に対して、5〜20重量部、好ましくは5〜15重量部添加されることが好ましい。
【００３０】
充填剤は、ベースポリマ100重量部に対して、10〜50重量部、好ましくは20〜40重量部添加されることが好ましい。
【００３１】
可塑剤は、ベースポリマ100重量部に対して、5〜200重量部、好ましくは10〜150重量部添加されることが好ましい。
【００３２】
加硫剤、充填剤、及び可塑剤の合計添加量は、ベースポリマ100重量部に対して、30〜250重量部、好ましくは30〜200重量部、より好ましくは40〜180重量部とされる。
【００３３】
次に、本実施の形態に係るゴム組成物及びそれを用いたゴムローラの作用を説明する。
【００３４】
本実施の形態に係るゴム組成物は、ＲＢセラミックスを含有しており、かつ、ベースポリマ100重量部に対するＲＢセラミックスの添加量を、5〜100重量部の範囲に調整している。この添加範囲において、ＲＢセラミックスの添加量を少なくすると、低硬度、高摩擦となり、ＲＢセラミックスの添加量を多くすると、高硬度、低摩擦となる。
【００３５】
このような配合割合とすることで、本実施の形態に係るゴム組成物は、その硬度をA60以下の低硬度に保ちつつ、その摩擦係数をある一定の範囲、例えば、0.6〜2.2の範囲で自在に調整することができる。
【００３６】
本実施の形態に係るゴム組成物は、ゴムローラにおけるゴム層の構成材、特に、低硬度で、かつ、ある一定の範囲で任意の摩擦係数のローラを必要とする分離機構における分離用ローラのゴム層の構成材として好適である。
【００３７】
図１に示すように、ゴムローラ１０は、ローラ軸体である芯金１１と、その芯金１１の周りに固定して設けられ、ゴム層を形成する円筒状のゴム体１２とで構成される。ゴム体１２の中心の中空部１３に芯金１１を圧入することで、ゴムローラ１０が得られる。ゴム体１２の少なくとも最外層は、前述した本実施の形態に係るゴム組成物で構成される（図１中では、ゴム体１２全体が本実施の形態に係るゴム組成物で構成される）。
【００３８】
本実施の形態に係るゴム組成物を用いて、ゴムローラ１０のゴム体１２を製造する方法としては、特に限定するものではなく、ゴムローラ用ゴム体の製造に慣用的に用いられている方法が全て適用可能である。例えば、プレスモールド、射出成形、押出成形等の方法を用いることができる。
【００３９】
また、本実施の形態においては、ゴム組成物がベースポリマとＲＢセラミックスとで構成される場合について説明を行ったが、特にこれに限定するものではない。例えば、ＲＢセラミックスの代わりに、ＲＢセラミックスと同程度の特性（高硬度、低摩耗、低摩擦）を有する摩擦低減材を用いてもよい。この摩擦低減材を用いて得られたゴム組成物においても、本実施の形態に係るゴム組成物と同様の作用効果が期待される。
【００４０】
以上、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定されることは言うまでもない。
【００４１】
次に、本発明について、実施例に基づいて説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００４２】
（実施例１）
エチレンプロピレン100重量部のベースポリマに対して、
ＲＢセラミックスを20重量部、
加硫剤を合計で9重量部（硫黄：2重量部、チアゾール系：1重量部、チウラム系：1重量部、亜鉛華：5重量部）、
充填剤を合計で30重量部（シリカ：15重量部、炭酸カルシウム：15重量部）、
可塑剤（パラフィン系）を60重量部、
助剤（ステアリン酸）を1重量部、
それぞれ添加してなる混和物を、混練器（６インチロール）を用いて混練し、ゴム組成物を作製した。
【００４３】
（実施例２）
ＲＢセラミックスの添加量が50重量部である以外は、実施例１と同様にしてゴム組成物を作製した。
【００４４】
（実施例３）
ＲＢセラミックスの添加量が80重量部である以外は、実施例１と同様にしてゴム組成物を作製した。
【００４５】
（実施例４）
可塑剤の添加量が100重量部である以外は、実施例１と同様にしてゴム組成物を作製した。
【００４６】
（実施例５）
ＲＢセラミックスの添加量が50重量部である以外は、実施例４と同様にしてゴム組成物を作製した。
【００４７】
（実施例６）
ＲＢセラミックスの添加量が80重量部である以外は、実施例４と同様にしてゴム組成物を作製した。
【００４８】
（実施例７）
塩素化ポリエチレン100重量部のベースポリマに対して、
ＲＢセラミックスを20重量部、
加硫剤を合計で8重量部（チアゾール系：2重量部、トリアジン系：1重量部、マグネシア：5重量部）、
充填剤を合計で30重量部（シリカ：15重量部、炭酸カルシウム：15重量部）、
可塑剤（エステル系）を100重量部、
助剤（ステアリン酸）を1重量部、
それぞれ添加してなる混和物を、混練器（６インチロール）を用いて混練し、ゴム組成物を作製した。
【００４９】
（実施例８）
ＲＢセラミックスの添加量が50重量部である以外は、実施例７と同様にしてゴム組成物を作製した。
【００５０】
（実施例９）
ＲＢセラミックスの添加量が80重量部である以外は、実施例７と同様にしてゴム組成物を作製した。
【００５１】
（実施例１０）
ベースポリマ100重量部（ブタジエン：50重量部、天然ゴム：50重量部）に対して、
ＲＢセラミックスを20重量部、
加硫剤を合計で9重量部（硫黄：2重量部、チアゾール系：1重量部、チウラム系：1重量部、亜鉛華：5重量部）、
充填剤を合計で30重量部（シリカ：15重量部、炭酸カルシウム：15重量部）、
可塑剤（ナフテン系）を15重量部、
老化防止剤を1重量部、
助剤（ステアリン酸）を1重量部、
それぞれ添加してなる混和物を、混練器（６インチロール）を用いて混練し、ゴム組成物を作製した。
【００５２】
（実施例１１）
ＲＢセラミックスの添加量が50重量部である以外は、実施例１０と同様にしてゴム組成物を作製した。
【００５３】
（実施例１２）
ＲＢセラミックスの添加量が80重量部である以外は、実施例１０と同様にしてゴム組成物を作製した。
【００５４】
（比較例１）
エチレンプロピレン100重量部のベースポリマに対して、
加硫剤を合計で9重量部（硫黄：2重量部、チアゾール系：1重量部、チウラム系：1重量部、亜鉛華：5重量部）、
充填剤を合計で80重量部（シリカ：40重量部、炭酸カルシウム：40重量部）、
可塑剤（パラフィン系）を5重量部、
助剤（ステアリン酸）を1重量部、
それぞれ添加してなる混和物を、混練器（６インチロール）を用いて混練し、ゴム組成物を作製した。
【００５５】
（比較例２）
塩素化ポリエチレン100重量部のベースポリマに対して、
加硫剤を合計で8重量部（チアゾール系：2重量部、トリアジン系：1重量部、マグネシア：5重量部）、
充填剤を合計で40重量部（シリカ：20重量部、炭酸カルシウム：20重量部）、
可塑剤（エステル系）を5重量部、
助剤（ステアリン酸）を1重量部、
それぞれ添加してなる混和物を、混練器（６インチロール）を用いて混練し、ゴム組成物を作製した。
【００５６】
（比較例３）
ＲＢセラミックスの添加量が2重量部である以外は、実施例１と同様にしてゴム組成物を作製した。
【００５７】
（比較例４）
ＲＢセラミックスの添加量が120重量部である以外は、実施例１と同様にしてゴム組成物を作製した。
【００５８】
（比較例５）
ＲＢセラミックスの添加量が2重量部である以外は、実施例４と同様にしてゴム組成物を作製した。
【００５９】
（比較例６）
ＲＢセラミックスの添加量が120重量部である以外は、実施例４と同様にしてゴム組成物を作製した。
【００６０】
（比較例７）
ＲＢセラミックスの添加量が2重量部である以外は、実施例７と同様にしてゴム組成物を作製した。
【００６１】
（比較例８）
ＲＢセラミックスの添加量が120重量部である以外は、実施例７と同様にしてゴム組成物を作製した。
【００６２】
（比較例９）
ＲＢセラミックスの添加量が2重量部である以外は、実施例１０と同様にしてゴム組成物を作製した。
【００６３】
（比較例１０）
ＲＢセラミックスの添加量が120重量部である以外は、実施例１０と同様にしてゴム組成物を作製した。
【００６４】
得られた各ゴム組成物を、周りに接着剤を塗布した芯金に巻き付けた後、金型を用いて160℃でプレス加硫し、各ゴム組成物をそれぞれゴム層に形成した。その後、各ゴム層の外径が20ｍｍになるように研磨を行い、試験用ゴムローラを作製した。
【００６５】
各試験用ゴムローラのゴム層の硬さを測定した。ゴム層の硬さは、JIS K 6253のデュロメータ タイプＡ（ショアＡ）に準拠して測定した。
【００６６】
また、各ゴムローラのゴム層の摩擦係数を測定した。先ず、駆動軸に固定した試験用ゴムローラと一定荷重（Ｗ）を掛けたフリードラムとの間に、ロードセルを連結した複写機用普通紙を挟んだ後、試験用ゴムローラを回転させて摩擦力（Ｆ）を測定した。その摩擦力（Ｆ）を荷重（Ｗ）で除することで（Ｆ／Ｗ）、摩擦係数を算出した。
【００６７】
また、各ゴムローラにおける芯金とゴム層（ゴム体）とを別体に設けた場合、ゴム体の中空部に対する芯金の圧入性が問題となる。このため、芯金の圧入性について評価を行った。これまでの知見より、ゴム層の硬さがA60以下であれば実用上問題ないと判断して○（良好）、A60超〜A70未満は△（不十分）、A70超は×（不良）とした。
【００６８】
実施例１〜１２及び比較例１〜１０の各ゴム組成物の配合割合、各ゴム層の硬さ及び摩擦係数の測定結果、芯金の圧入性の評価結果を表１に示す。
【００６９】
【表１】
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【００７０】
表１に示すように、実施例１〜１２のゴム組成物を用いて作製した各試験用ゴムローラは、ゴム層の硬さがA33〜A54と低硬度であった。このため、芯金の圧入性は、いずれも良好であった。また、摩擦係数は0.8〜1.9であり、摩擦係数が小さいものから大きいものまで、多岐にわたって得ることができた。
【００７１】
比較例１，２のゴム組成物は、ＲＢセラミックスを含んでおらず、また、実施例１〜１２のゴム組成物と比較して充填剤の割合を増やし、可塑剤の割合を減らしたものである。このため、比較例１，２のゴム組成物を用いて作製した各試験用ゴムローラは、摩擦係数はいずれも0.8と小さいが、硬さがA71，A74と高くなった。このため、芯金の圧入性は、いずれも不良であった。
【００７２】
比較例３，５，７，９のゴム組成物は、硬さがA31〜A40と低硬度であり、芯金の圧入性は良好であった。しかし、比較例３，５，７，９のゴム組成物は、ＲＢセラミックスの配合割合が2重量部であり、規定範囲（5〜100重量部）よりも少ない。よって、比較例３，５，７，９のゴム組成物と同程度の硬さを有する実施例１，４，５，７，８のゴム組成物（A33〜A40）の摩擦係数1.5〜1.9と比較して、比較例３，５，７，９のゴム組成物の摩擦係数は2.3〜2.5と高かった。
【００７３】
比較例４，６，８，１０のゴム組成物を用いて作製した各試験用ゴムローラは、摩擦係数が例中で最も低い0.5〜0.7となった。しかし、比較例４，６，８，１０のゴム組成物は、ＲＢセラミックスの配合割合が120重量部であり、規定範囲（5〜100重量部）よりも多い。よって、比較例３，５，７，９のゴム組成物は、硬さがA62〜A65とやや高く、芯金の圧入性が不十分であった。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の好適一実施の形態に係るゴム組成物を用いて製造したゴムローラの斜視図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０  ゴムローラ
１１  芯金
１２  ゴム体（ゴム層）
【図１】
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