(57)【要約】【目的】高精度の切削二次加工が可能な熱圧縮成形フォームの製造並びに高精度フォームロールの製作。【構成】１．ポリウレタン系フォームあるいはメラミン系フォームの厚さを除く他の一辺を主に圧縮すると共に該フォームの厚さを従に圧縮して熱圧縮成形する。２．ロールのロール軸方向と熱圧縮成形フォームの製造時の主の圧縮方向が同一方向になるようにして切削してフォームロールを作成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリウレタン系フォームあるいはメラミン系フォームの定形品を熱圧縮成形するに当たり、本定形品の厚さを除く他の一辺を主に圧縮すると共に該厚さを従に圧縮して、１６０℃以上の温度にて加熱する熱圧縮成形フォームの製造方法。
【請求項２】
該定形品の厚さを除く他の一辺を３０％以上圧縮すると共に厚さ方向より上下二枚のプレス板を用いて１％以上２０％以下の範囲で圧縮加熱する請求項１項記載の熱圧縮成形フォームの製造方法。
【請求項３】
該定形品の厚さを除く他の一辺を３０％以上圧縮した状態で加熱炉にて加熱成形する請求項１項記載の熱圧縮成形フォームの製造方法。
【請求項４】
ポリウレタン系フォームあるいはメラミン系フォームの熱圧縮成形フォームを用いてフォームロールを製造するに当たり、製造するフォームロールのロール軸方向と素材として使用する熱圧縮成形フォームの製造時の主の熱圧縮方向とがほぼ同一方向になるようにして該熱圧縮成形フォームを切削加工することを特徴とするフォームロールの製造方法。
【請求項５】
圧縮成形フォームが請求項１項乃至３項いずれか記載の熱圧縮成形フォームである請求項４項記載のフォームロールの製造方法。
【請求項６】
フォームロールの軸方向と該フォームロールの素材である熱圧縮成形フォームの製造時の主の熱圧縮方向とがほぼ同一であるポリウレタン系フォームロールあるいはメラミン系フォームロール。
【請求項７】
メラミン系フォームロールの用途が複写機のトナークリーニングロールあるいは紙送りロールである請求項６項記載のフォームロール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は熱圧縮成形ポリウレタン系フォームあるいは熱圧縮成形メラミン系フォームに関するものである。更に詳しくは、熱圧縮成形後の寸法安定性の良い熱圧縮成形フォームの製造方法あるいは該熱圧縮成形フォームを用いたフォームロールの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ポリウレタン系フォームあるいはメラミン系フォームは古くから熱圧縮成形され各種用途に使用されている。この熱圧縮成形フォームの熱圧縮の目的は単に目的の形状に成形すること以外にフォーム強度等の物理特性の向上、吸音特性の向上、弾性率の変更、振動特性の変更等多岐に渡っている。
具体的用途例としては自動車のエンジンルームの吸音材、パッキン、スピーカーエッジ、消音遮音床材等がある。
【０００３】これら従来の熱圧縮成形フォームは素材であるフォームのフォーム厚さ方向を二枚の熱プレス板に挟んで圧縮する方法がとられている。しかしながらこれら熱圧縮成形フォームは、成形品の寸法精度が低く、更に経時での寸法変化もあるため高寸法精度の成形品は実用化できず、寸法精度の低い分野に限って実用化されてきた。
これら寸法精度の低さから一般的には前述の用途例の様に熱成形されたままの形状で実用され、せいぜい成形品の長さを短くするか、厚さを薄くする程度の小二次加工に限定されていた。具体的製造方法について図面を用いて説明する。
図１０、図１１は従来法の熱圧縮成形フォームを製造する方法について説明する概略図であり、図１０は熱プレス機の上面プレス板１と下面プレス板６との間にポリウレタン系フォームあるいはメラミン系フォーム１８を置いた状態を示す断面図である。
図１１は図１０の状態から上面プレス板１を下げてポリウレタン系フォームあるいはメラミン系フォーム１８を熱圧縮成形して従来法での熱圧縮成形フォーム１９を製造した状態を示す断面図である。
この従来法の主要の点は定形品の厚さのみを圧縮している点である。
図１２、図１３は図１１で得られた熱圧縮成形フォーム１９からフォームロールを製作するまでを説明する概略図である。
図１２は図１１で製造した従来法で製造された熱圧縮成形フォーム１９を複数のフォームロールを製作するためカット線８により複数のロール製作サイズの角棒状熱圧縮成形フォーム２０に分けた状態を示す斜視図である。
本ロール製作サイズでの角棒状熱圧縮成形フォーム２０はドリルにて中央にロール軸を通す穴を開け（図省略）、更に穴にロール軸を通して（図省略）切削加工にて円形に切削されて図１２に示した内部の穴１５にロール軸１７を通したフォームロール２１となる。
本従来法で製造された熱圧縮フォームロール２１はフォームロールの軸方向には寸法安定性が良いが、ロールの直径方向には寸法安定性が低く、一定直径にフォームロールを切削加工しても、熱圧縮成形フォーム製作時点でフォームの厚さ方向を主に圧縮しているためフォームロールの直径方向の寸法安定性が無く、また経時と共に直径が不ぞろいの楕円形となるためフォームロールとして高い精度を要求する部位には使用できない。
特にトナークリーニングロールとしては均一にトナーをクリーニングできない大きな欠点を有する。
【０００４】これらの寸法安定性の悪さの原因は圧縮されたフォームが元の形状に戻ろうとするためである。
即ち圧縮熱成形したフォームには常に元に戻ろうとする熱歪みが残留しているため、これら熱成形フォームを更に切削加工でもしようものなら、目的と全く似ても似つかぬ形状となる。これは熱圧縮成形フォームはその熱圧縮成形された形状で残留歪みのバランスがとれた形状に維持されており、その歪みの大きさは部位によって異なっているためである。
【０００５】熱圧縮成形フォームは切削等の二次加工を施すと目的とする形状が安定して製造できないことから、二次加工を施しても正確に目的の形状を出すことができる熱圧縮成形フォームの開発が望まれていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の第一の目的は寸法精度が良好な熱圧縮成形フォームを提供するものである。
本発明の他の目的は経時寸法変化の小さい熱圧縮成形フォームを提供するものである。
本発明の他の目的は切削加工して寸法精度の変化が無い熱圧縮成形フォームを提供することである。
本発明の他の目的は寸法精度の良好なフォームロールを提供することである。
本発明の他の目的はトナーのクリーニング効率が高いトナークリーニングロールを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者等は前述の課題について鋭意研究した結果、本発明を完成した。
本発明はポリウレタン系フォームあるいはメラミン系フォームの定形品を加熱成形するに当たり、その定形品の厚さを除く他の一辺を主に圧縮すると共に該厚さを従に圧縮して１６０℃以上の温度にて加熱することを特徴とした熱圧縮成形フォームの製造方法である。厚さを従に圧縮するとは圧縮０を含め主より小さいことを意味する。
この場合定形品の厚さを除く他の一辺の圧縮率を３０％以上圧縮すると共に厚さ方向より二枚のプレス板を用いて１％以上２０％以下の範囲で圧縮加熱するのが良いが、更に好ましくは厚さを除く他の一辺の圧縮率を３０％〜８０％、厚さ方向を１％以上１５％以下の範囲で熱圧縮成形するのが良い。厚さを除く他の一辺の圧縮率が３０％以下では圧縮による物理的強度、気泡の微細化も少なく、圧縮による物性の向上も少ない。また厚さ方向の圧縮率が２０％以上では寸法安定性の良い熱圧縮成形フォームはできない。
ここで定形品とは縦、横、厚さに一定の数値を有する物であり、例えば直方体や板状体を指す。また厚さとは直方体や板状体の定形品に於いて、最も短い辺を指す。
また圧縮率とは下記の式に示された値である。
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Ｌ１＝圧縮物の元の長さ
Ｌ２＝圧縮物の圧縮後の長さ
本発明は厚さを除く他の一辺を主に圧縮すると共に、この圧縮した状態で加熱する必要がある。加熱方法については特に限定は無いが、プレス板間あるいはオーブン等の加熱方法等がある。
この場合の加熱温度並びに時間はその樹脂によって異なり、ポリウレタン系フォームの場合には８０℃〜２３０℃、好ましくは１６０℃〜２００℃、０．５分〜２０分が好ましい。
またメラミン系フォームの場合、加熱温度並びに時間は１５０℃〜３００℃、０．５分〜２５分、好ましくは１６０℃〜２５０℃、１分〜２５分である。
【０００８】本発明の具体的実施に当たり、例えば厚さを除く他の一辺を単に３０％以上圧縮した状態で厚さ方向を圧縮せず、加熱炉に入れてフォームを目標の寸法に圧縮固定化する場合と、別の方法として、厚さを除く他の一辺を主に３０％以上圧縮した上で、厚さ方向からプレス板にてフォームを目標寸法になるように従に１％〜２０％以下の範囲で圧縮固定化する場合とがあるが、後者の場合、プレス板はゼロ接触に近い状態でも良いが、好ましくは１％以上１５％以下の範囲で圧縮加熱するのが好ましい。ここで「主に圧縮」あるいは「従に圧縮」とか規定しているが、主とは定形品の二辺を圧縮する場合一番圧縮率が高い圧縮を意味し、従とは主の圧縮率に対して圧縮率が低いことを意味する。
厚さ方向の圧縮はゼロ接触でも良いが熱の伝導を効率よく進めて、圧縮成形時間を短くする意味で２０％以下の範囲で圧縮するのが良い。２０％以上に圧縮すると熱圧縮成形フォームに三次元の無視できない熱歪みを発生させる。２０％以上に圧縮した熱圧縮成形フォームを使って切削加工する場合、切削加工の方向を選択しても無視できない三次元の熱歪みが発生するため寸法安定性の良い切削可能な熱圧縮成形フォームは得られない。
【０００９】本発明のポリウレタン系フォームあるいはメラミン系フォームの熱圧縮成形フォームを用いてフォームロールを製造する場合、製造するフォームロールのロール軸方向と該熱圧縮成形フォームの製造時に於ける定形品の厚さを除く他の一辺の圧縮方向とが同一になるようにして、熱圧縮成形フォームを切削加工することによってフォームロールの直径方向の寸法安定性が良いフォームロールを製造することができる。別の表現をするとフォームロールのロール軸方向と熱圧縮成形フォームの製造時の主の圧縮方向とがほぼ同一方向になるようにして該熱圧縮成形フォームを円形に切削加工することになる。
【００１０】ここで得られたポリウレタンロール並びにメラミンロールは共に寸法安定性が大きいが、特にメラミン系フォームの場合には熱硬化性が大きいことから熱成形後に元の寸法に復元しようとする力が大きいので、本発明の製造方法によるメラミン系フォームロールの製造はより効果的である。
また本発明で得られたメラミン系フォームロールはメラミン樹脂の摩擦抵抗が大きいこと、メラミン樹脂の硬さが大きいこと並びに圧縮により気泡が小さくなって摩擦抵抗が更に大きくなっているため、トナーのクリーニングロールとして最適である。
【００１１】
【実施形態】次に本発明の例を具体例で示す。図１、図２、図３、図４、並びに図５は本発明の熱圧縮成形フォームの製造方法を示す概略図である。図１は圧縮シャフト５の付いたプレス板３並びに圧縮変形防止用の型枠４との中にポリウレタン系フォームあるいはメラミン系フォーム２を入れた状態を示す斜視図である。この例ではポリウレタン系フォームあるいはメラミン系フォームの厚さは圧縮変形防止用の型枠４よりも少々高く設定されている。
【００１２】図２は図１の側面図である。
図３は圧縮シャフト５の付いた圧縮板３を操作してポリウレタン系フォームあるいはメラミン系フォームの厚さを除く他の一辺を約５０％圧縮した状態を示す斜視図である。
図４は図３の側面図である。
図５は図３並び図４で示した厚さ以外の一辺、即ち長さ方向を主に約５０％圧縮した状態で上面より上面プレス板を下げて厚さ方向を約１０％程度圧縮した状態を示す側面図である。
【００１３】以上の様に本発明例では、まずポリウレタン系フォームあるいはメラミン系フォームの厚さを除く他の一辺を約５０％程度圧縮した後、厚さを約１０％上面よりプレス機の上面プレス板にて圧縮することによって熱圧縮成形フォームを製造することができる。また他の方法も可能である。
例えばプレス機の上面プレス板にて厚さ方向を最初に従として圧縮した後に主圧縮として厚さを除く他の一辺を約５０％圧縮しても良く、また厚さ方向と厚さを除く他の一辺とを同時に圧縮しても良い。但しこの場合には厚さ方向の圧縮率を好ましくは１５％以下に押さえて行うのが好ましい。このことによって厚さを除く他の一辺の圧縮も抵抗が少なくなってスムーズに行うことが出来る。
【００１４】図６は図５で製造された熱圧縮成形フォーム７をカット線８にて切断して複数の目的とするロール製作サイズの角棒状熱圧縮成形フォーム９とした状態を示す斜視図である。
図７は図６で製造された角棒状熱圧縮成形フォーム９を用いて、その中心にロール軸を通すための穴を開ける工程を示す側面図である。モーター１１並び回転速度可変用変速機１２よりなる旋盤１０に、ドリル１３を固定した後、移動用台車１４上に固定されている角棒状熱圧縮成形フォーム９をドリル側に定速で移動させ、図８に側面図を示した中央に貫通穴を有する角棒状熱圧縮成形フォーム９を作成する。
【００１５】図９は中央に貫通穴１５を有する本角棒状熱圧縮成形フォーム９の穴にロール軸１７を差し込んだ後旋盤に固定して回転させ、バイトを移動させて（図面省略）円形のフォームロール１６を作成する。
【００１６】メラミン系フォームとはメラミンとホルムアルデヒドを主原料として製造されたフォームを指し、通常はメラミンとホルムアルデヒドとの前縮合体に気泡安定剤、触媒、発泡剤、充填剤等を加えて、加熱または電磁波加熱を加えて発泡並びに硬化され製造される。
代表的製造方法については特開昭５５−１４２６２８に詳細に説明されている。ポリウレタン系フォームとはポリオールとポリイソシアネートを主原料として製造されたフォームを指し、通常はポリオールとポリイソシアネートに気泡安定剤、触媒、発泡剤等を加えて加熱または不加熱で製造される。ポリオールとしてはポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールあるいはオレフィン系ポリオール等が一般的であるが、これに限定されない。また発泡方法についてはワンショト法、プレポリマー法等があるが、これに限定されない。また製造方法としてはブロック法、モールド法等があるが、これに限定されない。
【００１７】特開昭５５−１４２６２８（２頁右上欄１５行〜７頁右上欄９行）
【００１８】
【実施例】（実施例１）
ＢＡＳＦ社のメラミン系フォーム（密度０．０１１ｇ／ｃｍ３）を厚さ４０ｍｍ×幅６００ｍｍ×長さ６５０ｍｍの板状にカットする。
次に本板状メラミン系フォームを図１に示した方法に準じ、高さ３６ｍｍの型枠つきプレス板上に乗せ、上面より２００℃のプレス板を下げて、メラミン系フォームの高さを３８ｍｍまで圧縮した後、図１の圧縮シャフトを用いて該メラミン系フォームの６５０ｍｍ長さ辺を３５０ｍｍ長さまで圧縮する。更に上面の熱プレス板を型枠に接触するまで圧縮する。この時点でのフォーム厚さは３６ｍｍである。本例では主の圧縮率は（６５０−３５０）／６５０であり、従の圧縮率は（４０−３６）／４０である。約２０分間圧縮した後、開放して本発明の熱圧縮成形フォームを得た。本メラミン熱圧縮成形フォームの寸法変化と本フォームを使用して製作したフォームロールの寸法変化を表１、表２に示す。
【００１９】（実施例２）
分子量３０００のグリセリン系ポリオールとトリレンジイソシアネート（Ｔ−８０）、発泡剤としてＨ２Ｏ並びに気泡安定剤、触媒等よりポリウレタン系フォーム（密度０．０２５ｇ／ｃｍ３）を得た。本ポリウレタン系フォームを厚さ４０ｍｍ×幅６００ｍｍ×長さ６５０ｍｍの板状にカットした。本例での主の圧縮率は（６５０−３５０）／６５０であり、従の圧縮率は（４０−３６）／４０である。
次に本板状ポリウレタン系フォームを実施例１と同様の方法で本発明の熱圧縮成形フォームを得た。但し熱プレス板のプレス温度は１８０℃、プレス時間は１５分間であった。本ポリウレタン熱圧縮成形フォームの寸法変化と本フォームを使用して製作したフォームロールの寸法変化を表１、表２に示す。
【００２０】（比較例１）
実施例１で使用したメラミン系フォームを厚さ６６．８ｍｍ×幅６００ｍｍ×長さ３５０ｍｍの板状にカットした。
次に本板状メラミン系フォームを図１０に示したプレス機を用いて熱プレスした。プレス条件は２００℃のプレス板上に該板状メラミン系フォームを乗せ、上面より２００℃の上面プレス板を下げて３６ｍｍ厚さまで圧縮し、約２０分間圧縮した。本例での圧縮率は（６６．８−３６）／６６．８である。
本通常方法のメラミン熱圧縮成形フォームの寸法変化並びに本フォームを使用して製作したフォームロールの寸法変化を表１、表２に示す。
【００２１】（比較例２）
実施例２で使用したポリウレタン系フォームを用いて通常法での熱圧縮ポリウレタン系フォームを得た。
本ポリウレタン系フォームを厚さ６６．８ｍｍ×幅６００ｍｍ×長さ３５０ｍｍの板状にカットした。
次に本ポリウレタン系フォームを図１０に示した熱プレス機を用いて熱プレスした。プレス条件は上下面プレス板温度を１８０℃とし、プレス時間を１５分間とした。本例での圧縮率は（６６．８−３６）／６６．８である。
本ポリウレタン熱圧縮成形フォームの寸法変化と本フォームを使用して製作したフォームロールの寸法変化を表１、表２に示す。
【００２２】
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【００２３】
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表１から分かるように本発明の熱圧縮成形フォームは特に厚さ方向の寸法安定性が良くまた切削精度も良いことから切削等の二次加工に適するが、比較例の従来法の熱圧縮成形フォームは厚さ方向の寸法安定性が非常に悪い上に切削精度も悪く切削等の二次加工に適さない。
表２から分かるように本発明のフォームロールは真円となっているのに対し比較例のフォームは楕円となっており紙送りロール、トナークリーニングロールとして使用できない。
特に精度を要求されるトナークリーニングロールとしては本発明のメラミン系フォームが最適である。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように本発明の熱圧縮成形フォームは寸法安定性が良好の上に切削精度が良いことから、切削等の二次加工に適する。また本熱圧縮成形フォームを素材として切削加工によりフォームロールを製作するとロールの寸法精度が良く、トナーのクリーニングロールとして最適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱圧縮成形フォームを製造する工程に於いてプレス機の下面プレス板上にフォームをセットした状態を示す斜視図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】本発明の熱圧縮成形フォームを製造する工程に於いてプレス機の下面プレス板上にセットしたフォームを該フォームの厚さを除く他の一辺を圧縮した状態を示す斜視図である。
【図４】図３の側面図である。
【図５】本発明の図１、図２の工程に次いで、上面より上面プレス板を下げて厚さ方向を圧縮した状態を示す側面図である。
【図６】本発明の図５の工程に於いて熱圧縮成形された熱圧縮成形フォームを取り出し、目標とする切削加工製品を製作するための複数の角棒状熱圧縮成形フォームにカットした状態を示す斜視図である。
【図７】本発明の図６で製作した角棒状熱圧縮成形フォームに長さ方向のロール軸穴を旋盤にて開ける状態を示す側面図である。
【図８】図７で製作された角棒状熱圧縮成形フォームの長さ方向中央にロール軸を開けた状態を示す角棒状熱圧縮成形フォームの側面図である。
【図９】図８の穴付き角棒状熱圧縮成形フォームにロール軸を差込み、旋盤にてロール状に切削加工した（図省略）フォームロールの斜視図である。
【図１０】従来法の熱圧縮成形フォームを製造する工程に於いてプレス機の下面プレス板上にフォームをセットした状態を示す側面図である。
【図１１】従来法の熱圧縮成形フォームを製造する工程に於いてプレス機の下面プレス板上にセットしたフォームに上面プレス板を下げて、フォームの厚さ方向を圧縮した状態を示す側面図である。
【図１２】従来法の図１１の工程に於いて熱圧縮成形された熱圧縮成形フォームを取り出し目標とする切削加工製品を製作するための複数の角棒状熱圧縮成形フォームにカットした状態を示す斜視図である。
【図１３】従来法の図１２で製作した角棒状熱圧縮成形フォームの長さ方向に穴開け加工並びにロール状切削加工を加えて製作されたフォームロールの斜視図である。
【符号の説明】
１．  プレス機の上面プレス板
２．  本発明に使用するポリウレタン系フォームまたはメラミン系フォーム
３．  プレス板
４．  型枠
５．  圧縮シャフト
６．  プレス機の下面プレス板
７．  本発明の熱圧縮成形フォーム
８．  カット線
９．  本発明の角棒状熱圧縮成形フォーム
１０．旋盤
１１．モーター
１２．変速機
１３．ドリル
１４．移動台車
１５．角棒状熱圧縮成形フォームの穴
１６．フォームロール
１７．フォームロール軸
１８．従来法に使用するポリウレタン系フォームあるいはメラミン系フォーム
１９．従来法で製造された熱圧縮成形フォーム
２０．従来法の角棒状熱圧縮成形フォーム
２１．従来法で製造されたフォームロール
【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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【図７】
2004330753.tif 000012
【図８】
2004330753.tif 000013
【図９】
2004330753.tif 000014
【図１０】
2004330753.tif 000015
【図１１】
2004330753.tif 000016
【図１２】
2004330753.tif 000017
【図１３】
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