(57)【要約】【課題】構成コンパウンドの主ポリマーに制限を加えずに、常圧下で連続的に微細なセルを持つ発泡加硫ロールを製造できるようにする。【解決手段】発泡剤を含有する第１のゴムコンパウンドＡと発泡剤を含まない第２のゴムコンパウンドＢとを、第１のゴムコンパウンドが内層に、第２のゴムコンパウンドが外層になるようにロール状に押し出す押出し工程と、常圧下で、第２のゴムコンパウンドを加硫させるとともに、第１のゴムコンパウンドを発泡加硫させる発泡工程と、第２のゴムコンパウンドからなる外層を、第１のゴムコンパウンドからなる内層から除去する除去工程とを具備する。【選択図】　　　図１
2004114448.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡剤を含有する第１のゴムコンパウンドと発泡剤を含まない第２のゴムコンパウンドとを、前記第１のゴムコンパウンドが内層に、前記第２のゴムコンパウンドが外層になるようにロール状に押し出す押出し工程と、
常圧下で、前記第２のゴムコンパウンドを加硫させるとともに、前記第１のゴムコンパウンドを発泡加硫させる発泡工程と、
前記第２のゴムコンパウンドからなる前記外層を、前記第１のゴムコンパウンドからなる前記内層から除去する除去工程とを具備することを特徴とする発泡弾性ロールの製造方法。
【請求項２】
振動式加硫試験機により加硫曲線特性を測定した場合に、前記第１のゴムコンパウンドのｔｃ（１０）が前記第２のゴムコンパウンドのｔｃ（１０）よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の発泡弾性ロールの製造方法。
【請求項３】
前記押出し工程において、前記第２のゴムコンパウンドからなる前記外層の厚みを変化させることにより、前記第１のゴムコンパウンドからなる前記内層の発泡状態を制御することを特徴とする請求項１に記載の発泡弾性ロールの製造方法。
【請求項４】
前記発泡状態とは、前記内層に形成される気泡径であることを特徴とする請求項３に記載の発泡弾性ロールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機やプリンター等に組み込まれる給紙ローラー、帯電ローラー、転写ローラー、現像ローラー、トナー供給ロール、クリーニングローラー等の発泡弾性ゴムロールの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、複写機やプリンター等に組み込まれるロールは高画質、高速度対応を背景に低硬度、高寸法精度の要求が高まっている。中でも帯電ロールやトナー供給ロールといったロールはスポンジ状のロールが用いられ、そのロール表面のセルは微細且つ密なものが要求されてきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
発泡性ゴムコンパウンドを発泡させて微細密なセルを持つスポンジロールを作るには、従来、密閉された蒸気缶に未加硫発泡性ゴムコンパウンドを入れ、加圧雰囲気の中で加熱し、発泡するセルの大きさをコントロールする方法がとられていたが、この方法では圧力缶を密閉する構造上、バッチ生産しか行なえない。ラインの連続化を考慮すると加硫工程は開放系になる必要がある。常圧下で微細密なセルスポンジを作るには、これまでコンパウンドの処方面で考慮する対応がとられてきた（特開平１１−８０４５９号公報、特開平１０−２２１９３０号公報）が、構成材料、特に主ポリマーへの制限のつく配合となってしまい、セルの微細化にも限界がある。
【０００４】
従って、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、構成コンパウンドの主ポリマーに制限を加えずに、常圧下で連続的に微細なセルを持つ発泡加硫ロールを製造できるようにすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる発泡弾性ロールの製造方法は、発泡剤を含有する第１のゴムコンパウンドと発泡剤を含まない第２のゴムコンパウンドとを、前記第１のゴムコンパウンドが内層に、前記第２のゴムコンパウンドが外層になるようにロール状に押し出す押出し工程と、常圧下で、前記第２のゴムコンパウンドを加硫させるとともに、前記第１のゴムコンパウンドを発泡加硫させる発泡工程と、前記第２のゴムコンパウンドからなる前記外層を、前記第１のゴムコンパウンドからなる前記内層から除去する除去工程とを具備することを特徴としている。
【０００６】
また、この発明に係わる発泡弾性ロールの製造方法において、振動式加硫試験機により加硫曲線特性を測定した場合に、前記第１のゴムコンパウンドのｔｃ（１０）が前記第２のゴムコンパウンドのｔｃ（１０）よりも大きいことを特徴としている。
【０００７】
また、この発明に係わる発泡弾性ロールの製造方法において、前記押出し工程において、前記第２のゴムコンパウンドからなる前記外層の厚みを変化させることにより、前記第１のゴムコンパウンドからなる前記内層の発泡状態を制御することを特徴としている。
【０００８】
また、この発明に係わる発泡弾性ロールの製造方法において、前記発泡状態とは、前記内層に形成される気泡径であることを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な一実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
本実施形態のロール製造工程では、まず２層共押し出しを行なえるクロスヘッドダイを持つ押出し機によって、軸体となる金属芯金と内層、外層の２種類の未加硫ゴムコンパウンドを一体的にロール状に形成する。この際に用いる金属芯金は円柱状シャフトにゴムロール部になる部位には加硫接着剤が塗布されている。内層には有機発泡剤を含有する発泡性未加硫ゴムコンパウンドを用い、外層には発泡系薬品を含まない非発泡性のゴムコンパウンドを使用する。
【００１１】
この際、内層に使用する発泡性ゴムコンパウンドを構成するゴム材料は押し出し可能なゴム材料であれば何れのものでもよく、具体的には、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴム、クロルスルホン化ポリエチレンゴム、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、フッ素ゴム等の原料ゴムを使用することができ、特に制限されるものではない。
【００１２】
外層に使用する非発泡性ゴムコンパウンドを構成する原料ゴム材料については内層同様特に制限されるものではないが、好ましくは、ブチルゴム、高ニトリルニトリルゴム、フッ素ゴム、といったガス透過性の少ない原料ゴムを用いることが望ましい。
【００１３】
押し出しによって、中心に軸体芯金、その外周に発泡性ゴムコンパウンド、更にその外周に非発泡性ゴムコンパウンドを有する用に形成されたロールは、芯金の長さに切断され、連続的にコンベアーで運ばれる熱風炉に投入され発泡、加硫反応が行なわれる。
【００１４】
もしくは、２層共押し出しを行なえるクロスヘッドダイを持つ押出し機によって、内層に発泡性未加硫ゴムコンパウンド、外層に非発泡性未加硫ゴムコンパウンドをチューブ状に押出す。この際、チューブ中心には芯金挿入ための一定径の穴を持つよう成形させる。
【００１５】
２層にチューブ状に押出された未加硫ゴムコンパウンドは連続的に熱風炉に投入され、発泡、加硫反応が行なわれる。発泡加硫反応が行われ炉から排出されたチューブは必要ロール長さに切断され、中心の空径に金属芯金が挿入され、加熱により加硫接着が行われる。
【００１６】
上記二通りの成形の際、外層の加硫反応は内層の発泡加硫反応よりも先に進行するため、内層の発泡反応による膨張を抑制する効果を果たす。内層の膨張を伴う発泡反応と外層の加硫反応の速度差、及び押し出し時における内層に対する外層の厚みによって発泡層のセル径をコントロールする。
【００１７】
このようにして得られた、芯金外周にゴムスポンジ層、更に外周にゴムソリッド層をもつワークは研削工程に送られ、外層の非発泡加硫ゴム層は円筒研削機によって取り除かれ、所望のセル径を持つスポンジ層のみのロールを得ることができる。
【００１８】
以下に本発明の実施例を説明する。
【００１９】
（実施例１）
軸体となる金属シャフトは、鉄材を押し出し成形により直径約６ｍｍの棒材に押出し、長さ２６０ｍｍに切断後、これに化学メッキを厚さ約３μｍ施したものを用意した。
【００２０】
発泡性ゴムコンパウンドとしては、図１Ａに示すエチレン−プロピレンゴムにカーボン、軟化剤、加硫剤、発泡剤、その他添加剤を配合し、ミキサー及びオープンロールにて混合分散を行ったものを用いた。
【００２１】
非発泡性ゴムコンパウンドとしては、図１Ｂに示すブチルゴムにカーボン、軟化剤、加硫剤、その他添加剤を配合し、ミキサー及びオープンロールにて混合分散を行ったものを用いた。
【００２２】
クロスヘッドダイを有する共押出し用の押出し機に径φ１０のダイスとφ６の芯金がとおるニップルを取り付け、上記金属シャフトを３．２ｍ／ｍｉｎの速度で連続して挿入を行い、合わせて内層、外層のゴムコンパウンドを内層厚み約１．５ｍｍ、外層厚み約０．５ｍｍで吐出させ、芯金、発泡性ゴムコンパウンド、非発泡性ゴムコンパウンドを一体的に押出した。
【００２３】
押出された芯金とゴムコンパウンドの一体物は芯金の長さに切断した後、並列に並べられてコンベアーで搬送され、２００℃の熱風炉に投入される。炉内では内層と外層の発泡、加硫反応が行われ、反応完了後炉から排出される。その際の寸法、セル径を図２に示した。
【００２４】
次にこのワークを円筒研削機によって必要寸法に研削した。この際、外層の非発泡ゴム層は全て取り除かれる。
【００２５】
（実施例２）
軸体となる金属シャフトは、鉄材を押し出し成形により直径約６ｍｍの棒材に押出し、長さ２６０ｍｍに切断後、これに化学メッキを厚さ約３μｍ施したものを用意した。
【００２６】
発泡性ゴムコンパウンドとしては、図１Ａに示すエチレン−プロピレンゴムにカーボン、軟化剤、加硫剤、発泡剤、その他添加剤を配合し、ミキサー及びオープンロールにて混合分散を行ったものを用いた。
【００２７】
非発泡性ゴムコンパウンドとしては、図１Ｂに示すブチルゴムにカーボン、軟化剤、加硫剤、その他添加剤を配合し、ミキサー及びオープンロールにて混合分散を行ったものを用いた。
【００２８】
クロスヘッドダイを有する共押出し用の押出し機に径φ１１のダイスとφ６の芯金がとおるニップルを取り付け、上記金属シャフトを３．２ｍ／ｍｉｎの速度で連続して挿入を行い、合わせて内層、外層のゴムコンパウンドを内層厚み約１．５ｍｍ、外層厚み約１．０ｍｍで吐出させ、芯金、発泡性ゴムコンパウンド、非発泡性ゴムコンパウンドを一体的に押出した。
【００２９】
押出された芯金とゴムコンパウンドの一体物は芯金の長さに切断した後、並列に並べられてコンベアーで搬送され、２００℃の熱風炉に投入される。炉内では内層と外層の発泡、加硫反応が行われ、反応完了後炉から排出される。その際の寸法、セル径を図２に示した。
【００３０】
次にこのワークを円筒研削機によって必要寸法に研削した。この際、外層の非発泡ゴム層は全て取り除かれる。
【００３１】
（実施例３）
軸体となる金属シャフトは、鉄材を押し出し成形により直径約６ｍｍの棒材に押出し、長さ２６０ｍｍに切断後、これに化学メッキを厚さ約３μｍ施したものを用意した。
【００３２】
発泡性ゴムコンパウンドとしては、図１Ａに示すエチレン−プロピレンゴムにカーボン、軟化剤、加硫剤、発泡剤、その他添加剤を配合し、ミキサー及びオープンロールにて混合分散を行ったものを用いた。
【００３３】
非発泡性ゴムコンパウンドとしては、図１Ｂに示すブチルゴムにカーボン、軟化剤、加硫剤、その他添加剤を配合し、ミキサー及びオープンロールにて混合分散を行ったものを用いた。
【００３４】
クロスヘッドダイを有する共押出し用の押出し機に径φ１１．５のダイスとφ６の芯金がとおるニップルを取り付け、上記金属シャフトを３．２ｍ／ｍｉｎの速度で連続して挿入を行い、合わせて内層、外層のゴムコンパウンドを内層厚み約１．５ｍｍ、外層厚み約１．５ｍｍで吐出させ、芯金、発泡性ゴムコンパウンド、非発泡性ゴムコンパウンドを一体的に押出した。
【００３５】
押出された芯金とゴムコンパウンドの一体物は芯金の長さに切断した後、並列に並べられてコンベアーで搬送され、２００℃の熱風炉に投入される。炉内では内層と外層の発泡、加硫反応が行われ、反応完了後炉から排出される。その際の寸法、セル径を図２に示した。
【００３６】
次にこのワークを円筒研削機によって必要寸法に研削した。この際、外層の非発泡ゴム層は全て取り除かれる。
【００３７】
（実施例４）
発泡性ゴムコンパウンドとして、図１Ａに示すエチレンープロピレンゴムにカーボン、軟化剤、加硫剤、発泡剤、その他添加剤を配合し、ミキサー及びオープンロールにて混合分散を行ったものを用いた。
【００３８】
非発泡性ゴムコンパウンドとして、図１Ｂに示すブチルゴムにカーボン、軟化剤、加硫剤、その他添加剤を配合し、ミキサー及びオープンロールにて混合分散を行ったものを用いた。
【００３９】
クロスヘッドダイを有する共押出し用の押出し機に径φ１１のダイス及び直径２ｍｍのニップルを設置し、上記内層、外層のゴムコンパウンドを吐出させ、中心内径φ２、内層厚み約１．５ｍｍ、外層厚み約１．５ｍｍのチューブ状に発泡性ゴムコンパウンド及び非発泡性ゴムコンパウンドを一体的に押し出し、連続的に高周波加硫装置及び熱風炉に投入し、発泡、加硫反応を行なわせた。
【００４０】
炉から排出されたチューブは芯金長さに切断され、中心空径部に芯金が挿入される。その後このワークを円筒研削機により必要寸法に研削し、外層のソリッド層が取り除かれる。
【００４１】
（比較例１）
発泡性ゴムコンパウンドとして、図１Ａに示すエチレン−プロピレンゴムにカーボン、軟化剤、加硫剤、発泡剤、その他添加剤を配合し、ミキサー及びオープンロールにて混合分散を行ったものを用いた。
【００４２】
クロスヘッドダイを有する共押出し用の押出し機に径φ１０のダイスとφ６の芯金がとおるニップルを取り付け、金属シャフトを３．２ｍ／ｍｉｎの速度で連続して挿入を行い、合わせてゴムコンパウンドを吐出させ、ゴム厚み約２．０ｍｍで芯金、発泡性ゴムコンパウンドを一体的に押出した。
【００４３】
押出された芯金とゴムコンパウンドは芯金の長さに切断した後、並列に並べられてコンベアーで搬送され、２００℃の熱風炉に投入される。炉内では発泡性ゴムコンパウンド層の発泡、加硫反応が行われ、反応完了後炉から排出される。その際の寸法、セル径を図２に示した。
【００４４】
以上のような比較を行った結果、図２のような結果が得られ、比較例に比べ実施例では微細なセル径を持つロールが得られることがわかった。
【００４５】
【試験方法】
上記実施例１乃至４におけるゴムコンパウンドの試験は、ＪＳＲ製ＣｕｒｅｌａｓｔｏＭｅｔｅｒＩＩＩ型のねじり振動式平板ダイ加硫試験機を使用してＪＩＳＫ６３００に準拠し１６０℃で測定を行いｔｃ（１０）をもとめた。
【００４６】
平均セル径は、ローラの発泡層を周方向に均一幅になるようにスライスした後、発泡層部の中央付近を６０倍の倍率にてキーエンス（株）製デジタルマイクロスコープＶＨ−６２００及びビデオプリンターで撮影し、写真上のセルの大きさから求めた。
【００４７】
以上のように、内層に発泡性未加硫ゴムを、外層に非発泡性未加硫ゴムを押出し、連続的に熱風炉に投入し発泡、加硫を行い、その際、外層が内層に先行して加硫することで蒸気圧や液体圧といった設備からの圧力を必要としないフリー発泡法で、常圧熱風炉下で連続的に平均セル径が１００μｍ以下の微細なセルを持つ発泡加硫ロールを製造することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、構成コンパウンドの主ポリマーに制限を加えずに、常圧下で連続的に微細なセルを持つ発泡加硫ロールを製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態に用いる発泡性ゴムコンパウンドの組成を示す図である。
【図２】一実施形態に用いる非発泡性ゴムコンパウンドの組成を示す図である。
【図１】
2004114448.tif 000003
【図２】
2004114448.tif 000004