(57)【要約】【課題】  加硫型を用いることなく、所期した通りの微細なセル径、薄いセル膜厚さを安定的にもたらすことができ、それらの寸法および各種物性のばらつきのない、安価にして均質で、硬度の低いスポンジゴムローラを確実に製造する。【解決手段】  成形後の未加硫ゴムローラを、熱水による加熱および加圧下で発泡加硫させるに当って、熱水温度を１６５℃とするとともに、熱水温度が、未加硫ゴムローラの発泡剤の分解温度に達する前に、加圧力を１４７０ｋＰａまで上昇させ、次いで、上記ゴムローラの発泡加硫が完了するに先だって、加圧力を、１分以内に２００ｋＰａまで減圧させる。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形後の未加硫ゴムローラを、熱水による加熱および加圧下で発泡加硫させるに当って、熱水温度を１４０℃〜２００℃の範囲内の所定値とするとともに、熱水温度が、未加硫ゴムローラの発泡剤の分解温度に達する前に、加圧力を、９８０ｋＰａ以上の所定の設定圧力まで上昇させ、次いで、上記ゴムローラの発泡加硫が完了するに先だって、加圧力を、１分以内に５００ｋＰａ以下の値まで減圧させるスポンジゴムローラの製造方法。
【請求項２】
加圧力を、加硫の開始時に所定の設定圧力とする請求項１に記載のスポンジゴムローラの製造方法。
【請求項３】
減圧前の加圧力を、水の熱膨張を吸収する圧力調整手段によって所定の設定圧力に維持する請求項１もしくは２に記載のスポンジゴムローラの製造方法。
【請求項４】
発泡加硫の完了後の発泡セル径を１００μｍ以下とし、セル壁の厚さを５０μｍ以下とする請求項１〜３のいずれかに記載のスポンジゴムローラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、たとえば、ＯＡ機器用の帯電ローラ、現像ローラ、除電ローラ等として用いることができるスポンジゴムローラの製造方法に関し、製品コストの低減をもたらしてなお、高い製品品質をもたらす技術を提案するものである。
【背景技術】
【０００２】
微細なセル径を有する低硬度のスポンジゴムローラを製造するに当たっては、成形を終えた各個の未加硫ゴムローラを加硫型内に封入するとともに、その発泡成形キャビティ内でそれを加熱および加圧して、未加硫ゴムローラに発泡加硫を施すことが従来から広く一般に行なわれている。
これによれば、発泡成形キャビティを有する加硫型の作用により、発泡加硫工程で、各個の未加硫ゴムローラに、所期した通りの圧力を加えることができ、また、それを所期した温度に加熱することができるので、微細なセル径を有し、薄いセル壁を有する低硬度のスポンジゴムローラを製造することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかるに、各個の未加硫ゴムローラを、発泡成形キャビティ内で発泡加硫させるこの従来技術によれば、製品としてのスポンジゴムローラの形状、寸法等に応じた加硫型が必要になるため、加硫型コストが製品コストの増加をもたらすという問題があった他、製品ローラの設計変更等に対しては型の修正等が必要になり、これもまた、製品コストの増加の一因となるという問題があった。
【０００４】
一方、製品品質の面では、加硫型の割り位置と対応する部分で、ローラ周面にばりが発生する他、発泡成形キャビティ内の未加硫ゴムローラに、温度分布、圧力分布等のむらが生じて、発泡加硫の均一性が損なわれると、製品ローラの全体にわたって均等なセル径およびローラ硬度を実現できないことがあり、また、製品ローラの帯電抵抗にもむらが出るという問題があった。
【０００５】
そこで、これらの製品コスト上および品質上の問題を解決するべく、たとえば複数本の未加硫ゴムローラを、加圧蒸気が充満される加硫缶内に整列配置、懸吊保持等して、それらを、加圧蒸気の蒸気圧および蒸気熱の作用下で発泡加硫させることが提案されている。
【０００６】
しかしながら、従来の加硫缶の一般的な使用条件は、加熱温度が１６５℃程度で、加圧力が７８４ｋＰａ程度であって、スポンジゴムローラの発泡加硫のためには加圧力が不足するため、蒸気加硫缶内での発泡加硫によっては、セル径が十分小さく、セル壁厚さが十分薄いスポンジゴムローラを安定的に製造することができなかった。
【０００７】
これに対し、加硫缶の蒸気圧力を１４７０ｋＰａ程度まで高めた場合には、加圧力それ自体は十分な値となるも、今度は温度が２００℃を超える程度にまで上昇することになって、適正なる加硫には不適であった。
【０００８】
この発明は、従来技術が抱えるこのような問題点を解決することを課題とすものであり、それの目的とするところは、製品コストの増加をもたらす加硫型を用いることなく、所期した通りの微細なセル径、薄いセル壁厚さを安定的にもたらすことができ、それらの寸法および各種物性等のばらつきのない、安価にして、全体にわたって十分均質で、硬度の低いスポンジゴムローラを確実に製造できるスポンジゴムローラの製造方法を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係るスポンジゴムローラの製造方法は、成形後の未加硫ゴムローラの一本もしくは複数本を、たとえば加硫缶内での、熱水による直接的な加熱および加圧下で発泡加硫させるに当って、熱水温度を１４０℃〜２００℃の範囲内、なかでも、１６０〜１８０℃の範囲内の所定値とするとともに、熱水温度が、未加硫ゴムローラの発泡剤の分解温度、たとえば１００〜１４０℃に達する前に、加圧力を、９８０ｋＰａ以上、とくには、１１７６ｋＰａ以上の所定の設定値まで上昇させ、次いで、上記ゴムローラの発泡加硫が完了するに先だって、加圧力を、１分以内に５００ｋＰａ以下、より好ましくは２００ｋＰａ以下の値まで減圧させるにある。
【００１０】
ここで、熱水は、所要の温度に加熱できることはもちろん、温度に大きな影響を及ぼすことなく所要の圧力に加圧することができるので、その熱水をもって、それが直接的に囲繞する、ワークとしての未加硫ゴムローラを、その全体にわたって十分均等に加熱および加圧することにより、その未加硫ゴムローラを、加硫型を用いることなく、適正なる温度および圧力で、しかも、それらのむらなしに、発泡加硫させることができ、これにより、微細にして揃ったセル径を有するとともに、薄いセル壁厚さを有し、全体にわたって、寸法および物性等が均一なスポンジゴムローラを安価に製造することができる。
【００１１】
この場合、加熱温度が１４０℃未満では、発泡加硫に要する時間が長くなるとともに、所望の微細セル径を得られないおそれがあり、一方、２００℃を越えると、過加硫となって、加硫戻りを生じるおそれがある。
そしてまた、設定加圧力が９８０ｋＰａ未満では、先に述べたように、発泡セルの十分なる微細化が難しく、また、セル壁の薄肉化が難しくなるので、全体にわたって均質で、十分低硬度のスポンジゴムローラを安定的に製造することが困難になる。
【００１２】
ところで、この場合の加圧力は、水、温水等を所要の温度に加熱するに当ってのそれの熱膨張に起因して、設定加圧力より高圧になるおそれがあるので、このようなおそれを取り除くためには加硫缶に、水の熱膨張を吸収する圧力調整手段を設けて加硫缶内圧を所期した通りにコントロールできるようにすることが好ましい。
【００１３】
なおここで、加圧力は、熱水温度が、未加硫ゴムローラの発泡剤の分解温度、たとえば、１００〜１４０℃に達するに先だって所定の設定値とすることが、微細にしてより均等なセル径および、均一にして薄いセル壁厚さの実現の確実性を高める上で好ましく、このような加圧力の設定は、加硫の開始後に行い得ることはもちろんであるが、加硫の開始時、すなわち、加硫の開始と同時に、または、その開始に先だって加圧力を所定の設定値とする場合には、熱水の温度上昇速度を考慮しつつ加圧力の設定タイミングを計ることが不要となる利点がある。
【００１４】
しかもここでは、未加硫ゴムローラの発泡加硫が完了するに先だって、加圧力を１分以内に５００ｋＰａ以下、より好ましくは２００ｋＰａ以下の値まで急速に減圧して、そのゴムローラに対する圧縮力をそれの全体にわたって速やかにかつ均等に低減させることにより、セル径の微細化を一層促進するとともに、セル径のより一層の均一化をもたらし、また、セル壁のさらなる薄肉化をもたらすことができ、結果として、スポンジゴムローラの、寸法、各種物性をその全体にわたってより均質にするとともに、ローラ硬度を有利に低減させることができる。
【００１５】
ここで、加圧力を５００ｋＰａ以下に低下させるのは、それが５００ｋＰａ超では、未だに加圧力が大きく、未加硫ゴムローラを、その内部の発泡剤の分解ガス圧をもってしては十分に発泡させることができないことによる。
また、減圧時間を１分以内とするのは、１分を超えると、減圧過程、いいかえれば、ゴムローラの発泡過程で、加硫が不均一に進行して、発泡セルの均一性が低下し、平均セル径が大きくなることによる。
【００１６】
ところでここでの、発泡加硫が完了する前の減圧開始のタイミングは、具体的には、未加硫ゴムローラの配合組成等によって種々に変化することになるも、いずれの場合にも、加硫が完全に完了する前の適度な加硫度のときに行うのが望ましい。
いいかえれば、加硫度が低すぎるときは、ゴムの強度が低く、発泡剤分解ガスが抜けてしまうことによりローラが十分に発泡又は膨張しない。逆に加硫が進みすぎたときには、ゴムの強度が高すぎて、発泡することができない。
【００１７】
そしてまた好ましくは、発泡加硫の完了後の発泡セル径を１００μｍ以下とし、セル壁の厚さを５０μｍ以下とする。
これによれば、低密度で柔らかく、しかも、全体にわたって均質なスポンジゴムロールを得ることができる。
すなわち、セル径が１００μｍを超えると、硬度むら、寸法むら等を生じ易く、また、セル壁厚さが５０μｍを超えると、ローラ硬度が高くなり易い。
【発明の効果】
【００１８】
かくしてこの発明によれば、とくには、加硫缶内の熱水温度が、未加硫ゴムローラの発泡剤の分解温度に達する前に、熱水加圧力を所定の設定圧力まで上昇させることと、そのゴムローラの発泡加硫が完了するに先だって、加圧力を、１分以内に５００ｋＰａ以下の値まで減圧させることとを組み合わせることにより、上記の圧力設定だけを行う場合に比し、製品としてのスポンジゴムローラの発泡セル径を一層微細化させるとともに、そのセル径を、ローラの全体にわたってより均一化させることができ、またセル壁をさらに薄肉化することができるので、スポンジゴムローラの寸法、物性等をその全体にわたって十分均一なものとし、併せて、それの硬度をより一層低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下にこの発明の実施の形態を図面に示すところに基づいて説明する。
図１は、この発明の実施に用いる加硫缶を例示する略線図であり、圧力容器としてのこの加硫缶１は、ほぼ円筒状をなす胴部２と、この胴部２の両端開口を密閉するそれぞれの鏡板３とを具えるとともに、たとえば、胴部の内周側に、図１（ｂ）に正面図で示すところから明らかなように、円環状もしくは螺旋状にほぼ均等に配設されて、缶内に、所要の圧力で充填された水、温水等を、所要の温度に加熱する、たとえば、電気加熱手段、蒸気加熱手段等とすることができる加熱手段４を具える。
なおこの加熱手段４は、胴部２のそれぞれの端部分で折返して、全周にわたってジグザグ状に延在させることもできる。
【００２０】
このような加硫缶１を用いて、成形後の未加硫ゴムローラを発泡加硫させる場合は、加硫缶１の胴部２内へ、たとえば図２に示すように、マトリックス状に整列させた複数本の未加硫ゴムローラ５を収納配置するとともに、それぞれの鏡板３を、胴部２に締付け固定等することで、胴部開口を液密に閉止し、次いで、その加硫缶１内へ、水、温水もしくは熱水を、胴部２に設けた、図示しない給水口から、好ましくは、９８０〜１９６０ｋＰａの範囲の圧力で充填する。
その後は、加熱手段４の作用下で、加硫缶内の水を、好ましくは、１４０〜２００℃の範囲に加熱する。
【００２１】
これらのことによれば、各未加硫ゴムローラ５は、それを囲繞する水により、全体にわたって、所要の圧力で均等に加圧されるとともに、全体にわたって、所要の温度で均等に加熱されることになる。
【００２２】
そして、このような状態の下で、各未加硫ゴムローラ５を、それの配合組成等の条件に適合する所定時間発泡加硫させることで、製品としてのスポンジゴムローラを製造することができる。
【００２３】
かくしてここでは、加硫缶１内の未加硫ゴムローラ５を、熱水をもって加圧および加熱することで、そのゴムローラ５に、所期した通りの圧力および温度を、容易に、かつ確実に付与することができるので、各未加硫ゴムローラに固有の加硫型を用いることなしに、製品としてのスポンジゴムローラの発泡セル径を、安定的に微細なものとすることができ、また、セル壁の厚さを、安定的に薄いものとすることができる。
しかも、未加硫ゴムローラ５を囲繞する熱水は、そのローラの全体を、十分均等に加圧し、加熱するので、製品ローラへのばりの発生のおそれを完全に除去して、セル径、ローラ硬度、帯電抵抗等にすぐれた均一性をもたらすことができる。
【００２４】
なお、図１および２に示すところでは、加硫缶胴部２の内側に加熱手段４を配設しているも、この加熱手段４は、図３に断面図で示すように、胴部２の外周面上に螺旋状または円環状に巻付けて配設することもでき、この場合には、配設された加熱手段４の外周側を断熱部材６によって囲繞することが、熱効率を高める上で好ましい。
【００２５】
ところで、以上のような加硫缶１を用いて未加硫ゴムローラ５を発泡加硫させるに当っては、作業工程上は、先に述べたように、加硫缶１内へ、水，温水もしくは熱水を９８０ｋＰａ以上の所定の設定圧力で充填した後に加硫缶内のその水を、１４０〜２００℃の範囲内の所定値に加熱して加硫を開始することの他、加硫缶内の水に対する加熱、ひいては、加硫を開始した後に、その水を設定圧力に加圧することおよび、加硫缶内の水に対する加熱と加圧とを同時に行うことも可能であるが、これらのいずれの場合にあっても、熱水温度が、発泡剤の分解温度、多くは１００〜１４０℃の範囲の温度に達するに先だって、加圧力を９８０ｋＰａ以上の所定の設定値とすることが、高い発泡倍率で、発泡セル径が微細かつ均等であり、しかも、セル壁厚みが薄いスポンジゴムローラを製造する上で好ましい。
【００２６】
そしてこれらのことは、熱水の加圧力を、ゴムローラの発泡加硫が完了するに先だって、それの加硫度が、ゴムローラの配合等に適合する所定値に達したときに、１分以内に５００ｋＰａ以下の値まで減圧させた場合により顕著であり、これによれば、発泡セル径をより微細化するとともに、セル径を効果的に均一化することができ、さらには、セル壁厚みをより一層薄くすることができる。
【００２７】
図４〜６はこのことを例示する図であり、図４に示すように、加硫缶内の水の温度が発泡体の分解温度に達した時（ｔ２）以後に、加圧力を所定の設定値（１４７０ｋＰ）とした場合には、その加圧力の減圧タイミング、減圧速度等のいかんにかかわらず、発泡加硫されたスポンジゴムローラのセル径が、平均で２５０μｍ、セル壁厚みが、平均で２００μｍとなって、セル径寸法が大きくなるとともに、セル壁厚みもまた厚くなったのに対し、図５に示すように、水の加熱の開始の後、その温度が発泡剤の分解温度に達する時（ｔ２）以前に加圧力を所定の設定値とした場合には、未加硫ゴムローラの発泡加硫が完了する以前の、たとえば加硫度が約８０％に達した時点で、加圧力を、１分以内に５００ｋＰａ以下、これもたとえば２００ｋＰａまで急速に減圧させることにより、セル径を５０〜１００μｍの範囲、そして、セル壁厚みを１０〜５０μｍの範囲とすることができ、これらの値はいずれも、好適範囲に十分に適合するものであった。
これに対し、図６に示すように、加圧力を、１．５分又は２分かけて５００ｋＰａまで減圧させた場合には、セル壁厚みを２０μｍとすることができても、セル径は１２０μｍ以上の大きな値となることが解かる。
【００２８】
なおこのようにして、未加硫ゴムローラ５を発泡加硫させるに際しての、加硫缶内の水の熱膨張に起因する、加硫缶内圧の不測の増加を防止するためには、加硫缶１に、水の熱膨張を吸収して加硫缶内圧を所定の一定値に維持する圧力調整手段を設けることが好ましい。
【００２９】
図７はその一例を示すものであり、図７（ａ）に示す圧力調整手段は、加硫缶１内の、水の充填層７の上方に、ガス、好ましくは不活性ガスの充填層８を設け、このガス充填層８に対する、ガス給排用もしくはガス抜き通路９に圧力制御弁１０を設けたものである。
この圧力調整手段によれば、水の熱膨張によって、充填ガス圧が所定の設定圧を越えた場合に、圧力制御弁１０を開放して加硫缶内圧の排出を許容することで、その内圧を、水の熱膨張があってなお、設定値に確実に維持することができる。
【００３０】
図７（ｂ）は、圧力調整手段を、加硫缶１に連結されて、その加硫缶１に充填した水の一部の流入を許容するとともに、水面の上部にガス、これも好ましくは不活性ガス１１を封入したバッファタンク１２と、バッファタンク１２に対するガス供給用またはガス抜き用の通路１３と、その通路１３に設けた圧力制御弁１４とで構成したものである。
この調整手段では、加硫缶１内の水の熱膨張によって、バッファタンク１２内のガス圧が設定値を越えた場合に、圧力制御弁１４を開放して余剰圧力を放出することにより、これもまた、加硫缶内を所定の設定値に確実に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明の実施に用いる加硫缶を例示する略線図である。
【図２】加硫缶への未加硫ゴムローラの収納配置工程を例示する図である。
【図３】他の加硫缶を例示する略線断面図である。
【図４】加圧力を設定値とする一のタイミングを例示するグラフである。
【図５】この発明の実施形態を示すグラフである。
【図６】この発明の他の実施形態を示すグラフである。
【図７】加圧調整手段を例示する略線断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  加硫缶
２  胴部
３  鏡板
４  加熱手段
５  未加硫ゴムローラ
６  断熱部材
７  水充填層
８  ガス充填層
９、１３  通路
１０、１４  圧力制御弁
１１  ガス
１２  バッファタンク
【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】
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