(57)【要約】【課題】電子写真装置などに用いるゴムローラ等の押出し物の外形を精度良く制御するためのゴム用押出し装置と、該ゴム用押出し装置を用いたゴムローラの製造方法を提供する。【解決手段】温調可能なクロスヘッドと、温調が可能なダイスと、ダイス保持部材を少なくとも備える、原料組成物を芯金の周囲に円筒状に形成するゴム用の押出し装置であって、該ダイスは樹脂で形成され、該ダイス保持部材は金属で形成され、該ダイスの内周は円筒形状を有し、その内周の一部に内周面と同軸をなすテーパー面を備え、該テーパー面最小内径箇所の外側にある円筒の外周面とダイス保持部材との間に隙間を全面に設け、かつ該ダイスの材料流入側の端面はクロスヘッドと面で合わさる構造で、ダイス保持部材の内径にＨ７の基準穴とし、ダイスの外周をｆ８の軸の公差域を適用した場合の最大隙間の１／２の隙間を少なくとも設ける。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温調が可能なクロスヘッドと、温調が可能なダイスと、該ダイスを保持するダイス保持部材を少なくとも備える、原料組成物を芯金の周囲に円筒状に形成するゴム用の押出し装置であって、
該ダイスは樹脂で形成され、該ダイス保持部材は金属で形成され、該ダイスの内周は円筒形状を有し、該ダイスの内周の一部に内周面と同軸をなすテーパー面を該ダイスは備え、該テーパー面の最小内径箇所の外側にあるダイスの円筒の外周面とダイス保持部材との間に全周にわたって、該ダイス保持部材の内径にＨ７の基準穴を適用した場合の最大内径と該ダイスの外径にｆ８の軸の公差域クラスを適用した場合の最大隙間の１／２の隙間を少なくとも設け、原料組成物が流入する側の該ダイスの端面はクロスヘッドと面で合わさっていることを特徴とする押出し装置。
【請求項２】
前記ダイスがポリアセタール、ナイロン又はポリエーテルエーテルケトンを含む材料で形成されている請求項１記載のゴム用押出し装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のゴム用の押出し装置を用い、原料組成物を芯金の周囲に円筒状に押出してゴムローラを形成し、ゴムローラの外径を測定した値と外径の目標値との偏差を元に、形成されるゴムローラの外径が目標値となるようにゴム用の押出し装置のダイスの温度を制御することを特徴とするゴムローラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はゴムローラの製造に用いる押出し装置及びそれを用いたゴムローラの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ゴムローラの製造方法として、クロスヘッドを用いて芯金とゴムを共押し出しする方法がある。クロスヘッド押出しを行った後に、外径を研磨して、所望の形状や外径に仕上げることが多い。その際、押出し後の外径と製品での外径に開きがあると、研磨に時間がかかる。そのため、押出し精度を高め、研磨等の追加工を行わずともゴムローラとして使用することが可能なように、高精度にクロスヘッド押出しする方法が検討されてきた。そのような手段の一つとして、押出しの外径制御がある。押出し成形では、材料の温度変動、メッシュ詰まりなどによって、経時的に外径が変動していくことが知られている。安定して高精度でゴムローラを製造するためには、外径変動を補正することが必要となる。
【０００３】
その方法として、押出し物が発泡体であれば、樹脂の温度制御を行うことで、押出し物の外径を制御する方法が特許文献１に開示されている。しかし、スクリューの回転数をフィードバックで制御する場合には、スクリューの回転数を微小に変化させただけで押し出される材料の量が大きく変化し、つまり外径が大きく変化し、大まかには制御できるものの精密に調整することが困難であった。特に、低回転で押出しを行っている場合には、制御に伴うスクリューの微小な回転変化によって外径が大きく変化してしまうため、難しいものであった。また、押出しされる物の温度を制御する場合でも、その押し出される物が非発泡体であると、温度による体積膨張は少なく、自由に外径を制御することが困難であった。
【０００４】
一方で、押出し性を改良するために、押出し装置のダイスとして、フッ素樹脂を用いることが特許文献２に開示されている。しかし、ダイスの周囲に隙間を設ける等を行っていないため、押出しの外形を精密に制御することは困難であった。さらに、特許文献３では、一つの押出し機に対して二つのヘッドを具備する押出し装置が検討されている。しかし、複雑な機構を必要としない制御方法が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−２１６９２０公報
【特許文献２】特開平７−３１４５２８公報
【特許文献３】特開平９−１９８９４２公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の点を鑑みてなされたものであり、ゴムローラ等の押出し物の外径を精度良く安定して成形することのできる押出し装置を提供することを目的とする。また本発明は、高精度なゴムローラの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、ダイスの熱膨張による内径変化を利用するためにダイスに樹脂を用い、ダイスの温調を行い、押出し物の外径を制御することを考え、内径変化を制御できる押出し装置の構造に関する知見を得て、さらに検討して、遂に本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明に係る押出し装置は、温調が可能なクロスヘッドと、温調が可能なダイスと、該ダイスを保持するダイス保持部材を少なくとも備える、原料組成物を芯金の周囲に円筒状に形成するゴム用の押出し装置であって、
該ダイスは樹脂で形成され、該ダイス保持部材は金属で形成され、該ダイスの内周は円筒形状を有し、該ダイスの内周の一部に内周面と同軸をなすテーパー面を該ダイスは備え、該テーパー面の最小内径箇所の外側にあるダイスの円筒の外周面とダイス保持部材との間に全周にわたって、該ダイス保持部材の内径にＨ７の基準穴を適用した場合の最大内径と該ダイスの外径にｆ８の軸の公差域クラスを適用した場合の最大隙間の１／２の隙間を少なくとも設け、原料組成物が流入する側の該ダイスの端面はクロスヘッドと面で合わさっていることを特徴とする。
【０００９】
また本発明に係るゴムローラの製造方法は、上記の押出し装置を用い、原料組成物を芯金の周囲に円筒状に押出してゴムローラを形成し、ゴムローラの外径を測定した値と外径の目標値との偏差を元に、形成されるゴムローラの外径が目標値となるようにゴム用押出し装置のダイスの温度を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、クロスヘッドを用いてゴムを芯金と共に押出した際に、精度良く押出し外径を制御することができる。また、長時間にわたって多数本押出しても、外径が安定したゴムローラを安定して製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ゴム用押出し装置の一例を模式的に表した図である。（ａ）正面図及び（ｂ）側面図。
【図２】ゴム用押出し装置におけるクロスヘッドの一例を模式的に表した断面図である。
【図３】ダイス部周辺を模式的に表した断面図である。上はＡ−Ａ断面図である。
【図４】ダイス及びダイス保持部材の例を模式的に示す断面図である。
【図５】従来のダイス及びダイス保持部材の一例を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明の２つのクロスヘッドを備えたゴム用押出し装置の例を模式的に表した図である。（ａ）平面図及び（ｂ）側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、押出しの外径制御において、微小な外径制御にダイスの熱膨張を利用したものである。具体的には、ダイスを加熱すれば内径／外径が膨張し、冷却すれば収縮する現象を利用したものである。ただ、ゴムを押出す通常のゴム用押出し装置においては、ダイスはダイス保持部材に隙間無く保持されており（挿入するためのはめあい公差を除いて）、内径／外径を膨張させることが難しくなっていた。また、ダイスに熱膨張率の小さい金属を用いたのでは、現実的に利用できる変化幅が小さすぎるものであった。そこで、本発明においては、ダイスの外径が拡大する方向に所定の大きさで隙間を設けること、さらに材質として熱膨張の大きい樹脂を用いることで、押出される物の外径を精密に制御可能にすることができる。また、ダイスやダイス保持部材の温度を変化させると、押出される材料そのものの温度も変化し、流動性が変化し、吐出量すなわち外径も合せて変動させるといった効果も併せてある。
【００１３】
ダイスの加熱は、クロスヘッド本体の温調とは別に設けたダイス或いはダイスヒーターの温調にて行う。ダイスの温度を変化させることで、押出される物の外径を制御する。温度による調整を利用するため、１℃程度での分解能で調節が可能であり、内径の変化としてはスクリューの回転を制御する場合よりも微小な変動を調節することができる。
【００１４】
なお、精密に制御を行うためには、円筒状に押出すよりも、クロスヘッド押出しを行って、芯金と同時に原料組成物を押出すことがより好ましい。押出し物の形状がヘッドから出た後にも正確に保持できることや、チューブ状に押出す際の内径の影響が無いことから、精度良く外径（吐出量）を測定、制御することができる。
【００１５】
図１に、押出し装置の一例の正面図（ａ）と側面図（ｂ）を示す。図において、１０は押出し機であり、下向きクロスヘッド１１を備える。クロスヘッド１１にはゴムローラの芯金１２を通過させる円孔部を備えるマンドレルが設けられ、所定の長さを有する芯金１２が供給される。該芯金１２はクロスヘッド出口部に設けられたダイス部で弾性層用原料組成物が被覆されながら同時に押出されるようになっている。
【００１６】
図２に、該クロスヘッド１１の詳細を、断面図で模式的に示す。クロスヘッド１１内部には、芯金１２を通すための円孔部を備えたマンドレル２２が設けられている。原料組成物は押出し機からクロスヘッド１１のネック部２３を通ってマンドレル２２近傍に到達する。到達した原料組成物はマンドレル２２に沿って二つに分流し、マンドレル２２の反対側で再び合流することで円筒状になる。その後、原料組成物はニップル２０方向に進み、ニップル２０の先端部で芯金１２の周囲に被覆され、さらに、ダイス２１によって所定の外径に調整される。なお、ダイス２１は、芯金１２の進行方向に対して直交二軸の方向に動かせるようにクロスヘッド１１の周囲に９０度ピッチで配置された４本の調芯ボルト１５を備えた超芯リング２７に固定されており、円筒状の原料組成物と芯金との中心を合せるように調整することができるようになっている。
【００１７】
図３に、ダイス２１の詳細の模式的断面図を示す。なお下図は流路に対し縦方向の図であり、上図は下図のＡ−Ａでの端面図である。ダイス２１は、原料組成物を所望の外径に絞るためのテーパー面４０を備え、内径一定の内周面４１（ランド部）に繋がっている。このテーパー面４０は、ランド部４１と中心軸が同軸に形成されている。ダイス２１の外部形状は、円筒形状やテーパー面などを備えることができ、適宜組み合わせた形状とすることができる。ダイス２１は、ダイス保持部材２６により保持されている。ダイス２１の外周部は、ダイス保持部材２６との間に隙間２４が設けられている。この隙間２４は、原料組成物の流路と繋がらないように、押出し方向に直交する面４３（ダイスの材料流入側の端面）でクロスヘッド１１本体の一部である調芯リング２７と面合しされ、ダイス保持部材２６に備わるネジなどの手段によって該調芯リング２７に押し付けられている。
【００１８】
クロスヘッドの温調は、クロスヘッド本体に温水を循環させることができるジャケットを備えることで可能である。また、ダイス２１或いはダイス保持部材２６の温調は、図３に示すように、バンドヒーター２５などを備えることで可能である。なお、ダイス温度を自動で調節する際には、ダイス保持部材２６に穴を設け、ダイス２１の温度を直接熱電対２８等で測定すると良い。なお、隙間２４を大きくする場合には、熱伝導が悪くなるので、ダイス２１に直接ヒーターなどを備えると良い。
【００１９】
ダイス２１はダイス保持部材２６によって位置を固定されるものである。しかし、精密に押出す場合に、ガタ等があると押出し物の外径や振れが悪化するため、また、ガタがあると、調芯ボルト１５によるダイスの調整をする際にも障害となるため、従来は第５図に示す様に、ダイス２１の外形をダイス保持部材２６の内径と嵌合させられるような寸法で作成されていた。
【００２０】
従って、従来はダイス外径とダイス保持部材内径は、ＪＩＳ  Ｂ０４０１−１（１９９８）におけるはめあい公差で、例えば、Ｈ７の基準穴に対して、軸の公差域クラスｈ６〜ｈ７、ｆ６〜ｆ７、ｇ６〜ｇ７程度で作成され、はめあわせた後は大きなガタがないようになっていた。
【００２１】
本発明においては、ガタ等無く、かつ外径が熱膨張しやすい構造を明らかにした。その手法として、外周面で保持するのではなく、ダイスの押出し出口側に位置する一部で、インロー部或いはテーパー面等を設けて位置を固定する。
【００２２】
クロスヘッド押出しにおいて、連続的に芯金１２を供給している際には、ダイス２１のランド部４１における内径よりも小さな外径の押出し物を得ることが行われる。押出し物の外径はダイスの内周に設けられたテーパー面４０の最小内径箇所４０ａでほぼ決まり、ランド部４１の押出し外径に対して影響が小さい。
【００２３】
従って、テーパー面４０の最小内径箇所４０ａに対する外周面４２は隙間を設けて膨張できるようにし、ランド部４１に対応した外周面に関しては固定に用いても、固定による熱膨張の抑制は少なくすることができる。
【００２４】
本発明にかかるダイスの形状としては、図４（ａ）乃至（ｃ）に示すような構造が挙げられる。
【００２５】
図４（ａ）の構造は、先端外周部にインロー合せ部４４を設け、かつその部分の内径を大きくしたものである。押出し外径を決める部分とは異なる箇所でダイス保持部材２６に対する位置決めをすることで、インロー合せをしても、外周に隙間２４を設けることが可能となる。なお、内径を大きくする箇所が無い場合には、十分内径が拡大することができないため、好ましく無いことがある。
【００２６】
テーパー面最小内径箇所４０ａと先端外周部のインロー合せ部４４は、ある程度距離を設けた方が膨張しやすいため、５ｍｍ乃至２０ｍｍ（図中、寸法Ｂ）程度が良く、特に好ましくは１０ｍｍ乃至１５ｍｍである。
【００２７】
図４（ｂ）の構造は、ダイス２１の円筒形状の外周の一部に内周のテーパー面４０と中心軸が同軸なテーパー面４５を備えるものである。ダイス２１の外周面にテーパー面４５がある場合には、リング状の部材などの可動できる部材３１を介してダイス保持部材２６を保持する構造をとることができ、位置決めすることが可能となる。ただ、接触する部分が点や線状になる場合があるため、押出し圧力が高い場合には、耐久性等に課題が出る可能性がある。
【００２８】
可動できる部材３１としては、リングの形状以外でも、球や棒の形状でも良く、材質としては、耐久性などを考えて、金属製、セラミック製などが良い。
【００２９】
図４（ｃ）の構造は、ダイス保持部材２６の内周にもテーパー面４６を備え、ダイスの外周に備わるテーパー面４５と中心軸を同軸に保持するように、テーパー面同士を接触させるものである。テーパー面同士を合せることで、軸合せと位置決めを確実に行うことが可能となり、好ましい構造である。また、テーパー面で合せるため、ダイス２１とダイス保持部材２６との接触面積が大きく、ダイス保持部材２７にヒーターを備える場合などは、熱伝導が良くなることからも好ましいものである。
【００３０】
なお、ダイス２１内のテーパー面最小内径箇所４０ａの外側にある円筒外周面は、テーパー面最小内径箇所４０ａをなす円を含み、該テーパー面中心軸に垂直な面との交線を含む外周面である。第４図（ｃ）においては、Ａ−Ａ断面がダイス２１と交わる外周面を指す。本発明では、この外周面全面でダイス保持部材２６との間に隙間２４を設けることが必要となる。通常ダイス２１に適用されるはめあい公差では、公差が比較的ゆるくとも必ずどこかで接触した状態で固定されるが、接触していることが外径を膨張させる際の障害となっていた。
【００３１】
テーパー面４５の角度Ｂとしては、浅い方がダイス２１の膨張に対して阻害しづらいが、位置決めの効果が少なくなるため、４５度乃至７５度（中心軸に対して）が良い。
【００３２】
設ける隙間量に関しては、制御したい外径の幅などを考慮して決めることができるが、小さすぎるとダイス２１が膨張できないため好ましくない。また、大きすぎると、ダイス保持部材２６の外側にヒーターを配置する場合、温度の伝わりが鈍くなるためあまり好ましくない。さらに、ダイスの外径によってある温度をかけた際の膨張時のダイス外径の膨張量が異なるため、ダイス保持部材との間に必要な隙間の量が異なる。
【００３３】
以上の点を鑑みて、本発明においてはダイスの外径／ダイス保持部材の内径の大きさに従って決まる量であるはめあい基準（ＪＩＳ  Ｂ０４０１−１（１９９８））に着目した。すなわち、ダイス保持部材の内径にＨ７の基準穴を適用した場合の最大内径とダイスの外径に軸の公差域ｆ８を適用した場合の最大すきまの少なくとも１／２の隙間を、全面に設ければ、ダイス温調による外径制御の効果があげられることを見出した。
【００３４】
また、ダイス保持部材の外側に設けたヒーターで温度を制御する場合には、熱伝導の面から制御する最大温度時に隙間が０．１ｍｍ乃至１ｍｍ程度に抑えることが好ましい。なお、隙間の測定は、常温（２３℃）で行うものとする。
【００３５】
隙間の確認方法としては、ダイスをダイス保持部材にセットした状態（クロスヘッドには組み込まない）で、目標とする最小隙間と同一寸法の隙間ゲージや丸棒等を用い、ダイス外周全面に対して挿入可能かどうかで判断することができる。また別の方法としては、三次元測定機を用い、ダイス保持部材とダイスを別々に測定し、組み合わせた際の隙間を計算しても良い。
【００３６】
図１に図示する押出し装置には、連続的に所定の長さを有する芯金を自動的に送り込むことができるように芯金供給ユニット１４を備える。芯金送りユニット１４は、芯金供給部１３を備え、芯金ストッカー１３ａから芯金１２を取り出し、芯金送り部１４に供給する機構が備わる。芯金１２は端面間に隙間無く送りローラ１４ａに供給される芯金１２は、ゴム或いはエラストマーを円筒状に被覆されながらクロスヘッド１１から押出され、静止していた支持機構１７に途中で接触する。支持機構１７は押し出された芯金の進行方向に押されて移動する。支持機構１７が所定の位置に到達した時点で、半円状に切りかかれた一対の切断刃１６が芯金の周囲に形成された円筒状の原料組成物を切断する。切断された後、支持機構１７と切断刃１６を芯金の押出し方向に芯金送り速度よりも早い速度で動かし、原料組成物を被覆した芯金（ここで未加硫ローラとする）一本ずつに分離する。その後オートハンド１８によってトレイ１９に置かれ、次工程（加熱加硫工程、ゴム層トリミング工程（図省略））に進み、ゴムローラを得るものである。
【００３７】
押出しヘッドのダイス出口近傍には、押出し物の外径を測定するためのセンサー３７を備える。測定に用いるセンサーとしては非接触で外径を測定できるものが良く、例えば、株式会社キーエンス製の寸法／外径測定器「ＬＳ−７０３０」（商品名）等を用いることができる。
【００３８】
ダイスの材質としては、熱膨張がある程度大きく、強度のあるものが好ましい。また、原料組成物の押出し時に温度に耐えられるように耐熱性も必要となる。具体的には、以下の樹脂を例示できる。ナイロン（商品名）を含むポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ−ＰＰＥ、変性ＰＰＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ）、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、非晶ポリアリレート（ＰＡＲ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、テフロンＲ（商品名、ポリテトラフルオロエチレン、ＰＴＦＥ）、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂）、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）など。熱膨張率や強度面から、特に好ましくは、ポリアセタール、ナイロン、ポリエーテルエーテルケトンなどである。また、樹脂の中に、カーボン繊維、ガラス繊維などの繊維や、カーボン、グラファイト、シリカ、炭酸カルシウムなどの充填材を含んでも良い。
【００３９】
なお、ダイスの材質の熱膨張率としては、ＪＩＳ  Ｋ７１９７（１９９１）に示される線膨張率の値が５×１０-5／Ｋ以上のものが好ましい。また、樹脂の強度としては、ＪＩＳ  Ｋ７１９１（２００７）に示される荷重たわみ温度（荷重１．８２ＭＰａ）がダイスの使用温度（制御上限温度）よりも高いことが好ましい。従って、本発明では、溶融温度が高い樹脂などではダイスの強度と熱膨張の面から適した素材が見つからない可能性があるため、用いることが難しい場合があるが、ゴムの押出しに関しては十分対応可能である。
【００４０】
ダイス保持部材の材質としては、強度のある金属が好ましく、一般的に用いられる鋼材やステンレス鋼、アルミ、ニッケルの他にマグネシウム合金、アルミ合金などの合金類などいずれを用いても良い。また、ニッケルやクロム等のメッキやチッ化処理、或いは樹脂等などの表面処理を施しても良い。特に好ましくは、鋼材上にクロムメッキを施したものが耐久性などから良い。
【００４１】
なお、本発明では、押出された物の外径の制御は、ダイスの温度を調整して、熱膨張により微妙なランド部で径を変化させることによっている。本発明におけるダイスの熱膨張を利用した外径制御方法は、スクリューの回転数を変化させることによる外径制御や、引き取り速度を変化させることによる外径制御と組み合わせても良い。例えば、大まかな制御をスクリューの回転数で行い、微小な制御を本発明による手法とすることができる。
【００４２】
さらに、一つのシリンダー／スクリューを持つ押出し機において、ヘッドを二つ備える場合に本発明を適用することで、均一で精度良い押出しを行うことができる。なお、二つのヘッドを備える押出しの場合、単にスクリュー回転数を制御しても、二つのヘッド間に微小な差異による外径差の発生が課題となる。外径差は、二つのヘッドの寸法の微小な差や、表面仕上げの差や、温度などに起因し、全く同一に仕上げることは困難であった。
【００４３】
図６に、二ヘッドを有する押出し装置の概要を（ａ）側面図、（ｂ）平面図で模式的に示す。該押出し装置では一つのスクリュー、シリンダーを備えた押出し機１０に原料組成物を供給し、分流部３４で流れを二つに分け、３５に示すクロスヘッドＡ、３６に示すクロスヘッドＢで成形する。それぞれのクロスヘッド出口には外径測定機３７、３８を設け、ダイス、ダイス保持部材は上記の発明を適用する。
【００４４】
その上で、外径制御の手法としては、片方のクロスヘッドＡを基準とし、外径測定機３７で測定した外径と目標値の偏差を元に、スクリュー回転数にフィードバックして二つのクロスヘッドの外径を同調して制御する。その際、二つのクロスヘッド間の差異によって生じる外径差を補正するために、クロスヘッドＢのダイス或いはダイス保持部材の温調を制御することにより、基準となるクロスヘッドＡに外径を合せることができる。従って、二つのクロスヘッド間の差異も無く、安定して高精度の押出しをすることが可能となる。なお、クロスヘッドをさらに多くしても、同様に制御することが可能である。
【００４５】
ダイスの温度制御方法としては、偏差に比例して入力値を変化させる比例制御（Ｐ制御）、偏差の積分に比例して入力値を変化させる動作を組み合わせたＰＩ制御、偏差の微分に比例して入力値を変化させる動作を組み合わせたＰＩＤ制御などを用いることができる。
【００４６】
以上述べてきたような押出し装置を用いて成形を行えば、外径精度の良いゴムローラを安定して得ることができる。
【００４７】
こうしたゴムローラは金属等からなる芯金の周囲にゴムの弾性層を設けたものであるが、芯金の材質としては、例えば鉄、ステンレス、アルミニウム、銅、コバルト、ニッケル、クロム・ニッケル等、あるいはこれらの合金からなるものを用いることができる。また、クロム・ニッケル等でメッキ処理を施しても良い。
【００４８】
ゴムローラの弾性層の材料としては、以下のものが挙げられる。天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エピクロルヒドリンゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッソゴム、塩素ゴム、熱可塑エラストマー等。これらの材料は単体で、又は複数種を混合して用いることができる。また、ゴムローラの弾性層に導電性を付与するために、上記ゴム弾性層用材料中には導電性粒子を分散させても良い。この導電性粒子としては導電性カーボンを用いることができる。また、天然グラファイトや人造グラファイトなどのグラファイト、ＴｉＯ2、ＳｎＯ2、ＺｎＯなどの金酸化物、ＳｎＯ2とＳｂ2Ｏ3の固溶体、ＺｎＯとＡｌ2Ｏ3の固溶体などの複酸化物、Ｃｕ、Ａｇなどの金属粉等、各種の導電性粒子を使用することができる。これらの導電性粒子は単体で、又は複数種を混合して使用しても良い。更に、導電性粒子に、導電性ポリマー、イオン導電剤などを併用することにより、ゴム弾性層に導電性を付与しても良い。
【実施例】
【００４９】
以下に、実施例を挙げ、本発明を説明する。
【００５０】
まず、ゴムローラのゴム層用原料について示す。なお、これら以外は工業用グレードを用いた。
（ゴム原料）
・ＮＢＲ：「ニトリルゴム  ＪＳＲ  Ｎ２３０ＳＶ」（商品名：ＪＳＲ株式会社製）
・エピクロルヒドリンゴム：「エピクロマー  ＣＧ１０２」（商品名：ダイソー株式会社製）、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル３元共重合体
（カーボンブラック）
・カーボンブラックＡ：「トーカブラック  ＃７３６０ＳＢ」（商品名、東海カーボン株式会社製）
・カーボンブラックＢ：「シースト  ＳＯ」（商品名、東海カーボン株式会社製）
（充填剤）
・炭酸カルシウムＡ：「ナノックス  ＃３０」（商品名、丸尾カルシウム株式会社製）
・炭酸カルシウムＢ：「シルバー  Ｗ」（商品名、白石カルシウム株式会社製）
（加硫促進剤）
・ＴＢＴＤ：テトラベンジルチウラムジスルフィド「パーカシット  ＴＢｚＴＤ」（商品名、フレキシス株式会社製）
・ＤＰＴＴ：ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド「ノクセラー  ＴＲＡ」（商品名、大内新興化学工業株式会社製）
（可塑剤）
・アジピン酸エステル：「ポリサイザー  Ｗ３０５ＥＬＳ」（商品名、日本インキ化学工業株式会社製）
【００５１】
（実施例１）
〈ゴム原料組成物の調製〉
まず、ＮＢＲ１００質量部、カーボンブラックＡ４４質量部、ステアリン酸亜鉛０．５質量部、酸化亜鉛５質量部及び炭酸カルシウムＡ２０質量部を加圧式ニーダーで１５分間混練した。次に、加硫剤（硫黄）１質量部及び加硫促進剤（ＴＢＴＤ）４．５質量部を加え、さらに１５分間オープンロールで混練して、原料組成物を得た。
【００５２】
〈押出し装置〉
押出し装置として、図２に示す構成のものを用意した。すなわち、押出し機１０は口径Φ５０ｍｍでＬ／Ｄ＝２０のベント式押出し機である。また、ダイスは図４（ｃ）の形状を有するものである。外径Φ２５ｍｍ（ｆ８）、高さ２５ｍｍ、ランド部の内径Φ８．９ｍｍ、ランド部の長さ１５ｍｍ、内周のテーパーの角度Ａ３０度、外周のテーパーの角度Ｂ６０度である。そして、その材質はＰＯＭ（ポリペンコアセタール（商品名）、日本ポリペンコ株式会社製）である。さらに、ダイス保持部材は、内径２５ｍｍ（Ｈ７）であり、ダイスの外周のテーパー部を受ける保持用テーパーが設けられている。ダイス保持部材はダイスの上面をクロスヘッドの下端部に設けられた超芯リングに押し付けるようにねじ止めされている。なお、ダイスの外径とダイス保持部材の内径について、それぞれ変位を測定したところ、どのようなはめあいにおいても、ダイスとダイス保持部材の間に０．２ｍｍ以上の隙間が形成されていることが確認できた。該はめあい基準での最大隙間は１０８μｍである。また、クロスヘッド出口には、押出された未加硫ローラの外径を測るために、非接触の外径測定機（寸法／外径測定器「ＬＳ−７０３０」（商品名））を設けた。
【００５３】
〈ゴムローラの製造〉
ＳＵＭ２２Ｌの鋼材にニッケルメッキを施した径Φ６ｍｍ、全長が２５２ｍｍであり、予め両端部１０ｍｍを除いた領域に膜厚約３μｍのホットメルト接着剤が塗布されたゴムローラの芯金を用意した。また、上記押出し機のシリンダー、スクリュー及びクロスヘッドを８０℃に温調した。その状態で、芯金の送り速度を約２０ｍｍ／ｓｅｃに設定した状態で上記ゴム原料組成物と同時に押出し、未加硫の原料組成物が周囲に形成された未加硫ローラを得た。押出しの最初の内は、クロスヘッド出口に設けた外径測定機で外径を測定し、目標外径Φ８．７５ｍｍに対して±０．０５ｍｍの範囲に入るまでスクリューの回転数を変更した上で、目標外径と押出し外径の偏差を元にＰＩＤ制御を用いて、ダイスの温度を制御した。なお、温度の制御範囲は、７０℃乃至１１０℃である。
【００５４】
押出し条件が安定したところでさらに２０分間押出した後に、本実施例の未加硫ローラを１４２本連続して製造した。その後、得られた未加硫ローラを熱風式加熱炉中で、１６０℃で６０分加熱してゴムローラを得た。得られたゴムローラは両端が乱れているので、加硫ゴム層の両端１０ｍｍを除去し、ゴム長２３２ｍｍの製品ゴムローラとした。この様にして製造した全製品ゴムローラ１４２本の外径をレーザー式の寸法／外径測定機「ＬＳ−７０３０」（商品名）で、１０ｍｍピッチで測定した。得られた全データの中の最大値−最小値を外径差とする。結果を表１に示した。
【００５５】
（実施例２）
ゴム原料組成物として、まず、エピクロルヒドリンゴム１００質量部、カーボンブラックＢ１０質量部、ステアリン酸亜鉛１質量部、酸化亜鉛５質量部、炭酸カルシウムＢ４５質量部、テトラブチルアンモニウムパークロレート１質量部及びアジピン酸エステル１５質量部を採った。これに、加硫剤（硫黄）０．５質量部と加硫促進剤（ＤＰＴＴ）２質量部を加えて１５分間オープンロールで混練した。以下、実施例１と同様にして、ローラを作成し、評価した。結果を表１に示した。
【００５６】
（実施例３）
ダイスの形状を図４（ｂ）に示されるような構造に変更した以外は、実施例１と同様にして、ローラを作成し、評価した。結果を表１に示した。なお、用いたダイス部分は実施例１と同一形状であり、リング状部材はリング部の太さは３ｍｍで、材質はＳＵＳ３０４であった。本実施例でも、先の実施例と同様に外径の変動幅が小さく、均一な外径のゴムローラが得られている。
【００５７】
（実施例４乃至６）
ダイスの形状を図４（ａ）に示されるように変更し、ダイス保持部材の内径を調節して、それぞれダイスとダイス保持部材の隙間を、表１に示すようにした以外、実施例１と同様にして、ローラを作成し、評価した。結果を表１に示した。なお、実施例４は、ダイス保持部材の内径をΦ２５ｍｍＨ７、ダイス外径をΦ２５ｍｍｆ８で仕上げた場合の最大すきま（１０８μｍ）の１／２の隙間を設けたものである。さらに、ダイスは、ランド部の長さ（寸法Ａ）が３ｍｍ、内周テーパー面終わりからインロー合せ部までの距離（寸法Ｂ）が１０ｍｍ、内周テーパー面終わりから先端部までの長さ（寸法Ｃ）が１５ｍｍであった。これら実施例では、外径の変動幅が小さく、均一な外径のゴムローラが得られている。また、隙間が少なくともダイス保持部材の内径にＨ７、ダイス外径にｆ８を適用した場合の最大すきまの１／２以上あれば、ダイス温調による外径制御の効果が十分得られることがわかった。
【００５８】
（実施例７、８）
ダイスの材質をＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン「ＰＫ４５０」（商品名）、日本ポリペンコ株式会社製）（実施例７）又はＰＡ６（６ナイロン「ＭＣナイロン  ＭＣ９０１」（商品名、日本ポリペンコ株式会社製）（実施例８）に変更する以外は、実施例１と同様にして、ローラを作成した。以下、実施例１と同様の評価をした。結果を表１に示した。
【００５９】
（実施例９）
押出し装置として、図６に示すクロスヘッドを二つ具備する押出し装置を用い、ダイスは実施例１と同様のものをそれぞれのクロスヘッドに取り付け、以下、実施例１と同様にして、ローラを作成し、評価した。結果を表１に示した。なお、ローラの作成・評価は一つのクロスヘッドにつき１４２本行い、トータルで２８４本分行った。
【００６０】
制御方法としては、クロスヘッドＡを基準とし、外径測定装置で測定した外径と外径の目標値Φ８．７５ｍｍの偏差を元に、スクリュー回転数にフィードバックした。その後、二つのクロスヘッド間の外径差はクロスヘッドＢのダイス或いはダイス保持部材の温調を、クロスヘッドＡからの外径と合せる様にした。なお、制御時にはスクリューの回転数に対するフィードバックは、間隔を延ばし、６０ｓｅｃに１回回転数の変更を行う条件とした。また、実施例１と同様に基準となるクロスヘッドＡにて、目標外径値±０．０５ｍｍに入るまで調整した上で、安定時間として２０分間押出し後、未架橋ローラの製造を行った。このように、２つクロスヘッドを設けたものでも、クロスヘッド間の外径差を小さくすることができ、かつ、それぞれのクロスヘッド内でも外径の変動幅が小さくなっており、トータルでも均一な外径のゴムローラが得られている。
【００６１】
（比較例１）
ダイスとダイス保持部材の隙間０．０２ｍｍにした以外は、実施例１と同様にして、ローラを作成し、評価した。結果を表１に示した。なお、ダイス保持部材の内径をΦ２５ｍｍＨ７とし、ダイスの外径はΦ２５ｍｍｆ７とし、隙間が全周にあることを確認した。得られたゴムローラは外径の変動幅が大きく、安定しない結果となった。
【００６２】
（比較例２）
ダイスの材質を鋼材（Ｓ４５Ｃ）に無電解ニッケルメッキを施したもの（鉄＋ＫＮ）とした以外は、比較例１と同様にして、ゴムローラを作成し、評価した。結果を表１に示した。得られたゴムローラは外径の変動幅が大きく、安定しない結果となった。
【００６３】
（比較例３、４）
ダイスを図５に示した構造のものにし、材質はＰＯＭ（比較例３）又は（鉄＋ＫＮ）（比較例４）とした。また、ダイス保持部材とダイスの間に原料組成物が入り込むのを防ぐため隙間量は実質的に０ｍｍであるようにした。それ以外は、実施例１と同様にして、ゴムローラを作成し、評価した。結果を表１に示した。なお、ダイスの外周はｈ７で作成したものである。その結果、これら比較例では、ゴムローラの外径の変動幅が大きく、安定しない結果となった。
【００６４】
（比較例５）
ゴム原料組成物を実施例２のものにし、ダイスとして比較例４のものを用いた以外は、実施例２と同様にして、ゴムローラを作成し、評価した。結果を表１に示した。ゴムローラの外径の変動幅が大きく、安定しない結果となった。
【００６５】
（比較例６）
ダイスの材質を（鉄＋ＫＮ）に変更した以外は、実施例８と同様にして、ゴムローラを作成し、評価した。結果を表１に示した。ダイスは熱膨張性が十分でないために、クロスヘッドＡとＢの外径差を上手く補正できず、得られたゴムローラの外径の変動幅はより大きなものになってしまった。
【００６６】
【表１】
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【符号の説明】
【００６７】
２１  ダイス
２４  隙間
２５  ダイスヒーター
２６  ダイス保持部材
２７  調芯リング
２８  熱電対
４０  テーパー面
４０ａテーパー面最小内径箇所
４１  ランド部
４２  外周面
４３  合せ面
４５  外周テーパー面
４６  ダイス保持部材テーパー面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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