(57)【要約】  【課題】  耐摩耗性、引張強度および引裂強度に優れたゴム組成物、および該ゴム組成物からなる紙葉類の重送防止部材および給紙ローラを提供する。  【解決手段】  オレフィン系共重合ゴムを含む二重結合を持たないゴムと、金属イオンを含む充填剤と、メタクリル酸またはそのイオン化合物を含有し、上記ゴムの主鎖にメタクリル酸が部分架橋されていると共に該メタクリル酸と上記充填剤とがイオン結合されている。このゴム組成物はショアＡ硬度が８０以上９５以下、引張強度が８Ｍｐａ以上、引裂強度は１０Ｎ／ｍｍ以上とされている。  【選択図】  図１
2005133042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二重結合を持たないゴムと、金属イオンを含む充填剤と、メタクリル酸またはそのイオン化合物を含有し、上記ゴムの主鎖にメタクリル酸が部分架橋されていると共に該メタクリル酸と上記充填剤とがイオン結合されていることを特徴とするゴム組成物。
【請求項２】
上記ゴムはオレフィン系共重合ゴムからなる請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項３】
上記金属イオンを含む充填剤が上記メタクリル酸に対してモル比で２倍以上１０倍以下で配合されると共に、上記ゴム１００重量部に対して上記充填剤が６０重量部以上１５０重量部以下で配合されている請求項１または請求項２に記載のゴム組成物。
【請求項４】
ＪＩＳ  Ｋ  ６２５３で測定されたショアＡ硬度が８０以上９５以下、引張強度が８Ｍｐａ以上、引裂強度は１０Ｎ／ｍｍ以上とされている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のゴム組成物。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のゴム組成物の製造方法であって、
上記ゴムと上記充填剤とを混練りした後、上記メタクリル酸の反応温度の１２０℃に昇温させた状態で上記メタクリル酸を投入して、上記ゴムの主鎖に上記メタクリル酸を部分架橋されていると共に上記メタクリル酸と上記充填剤とをイオン結合されていることを特徴とするゴム組成物の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のゴム組成物で構成され、ショアＡ硬度を８０〜９５として紙葉類の重送部材として形成しているゴム部材。
【請求項７】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のゴム組成物を用いて給紙ローラとして形成しているゴム部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はゴム組成物、該ゴム組成物の製造方法および該組成物を用いたゴム部材に関し、詳しくは、硬度を高めて耐摩耗性を向上させ、かつ、引張強度および耐引裂力を有する紙葉類の重送防止部材、給紙ローラとして好適に用いられるものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンター、レーザプリンター、静電式複写機、普通紙ファクシミリ装置または自動預金支払機（ＡＴＭ）等のＯＡ機器の紙送り機構においては、図１に示されるように搬送される紙葉類１を挟んで紙送りローラ２と板状の重送防止ゴム部材３を対向配置している。紙送りローラ２および板状の重送防止ゴム部材３は紙葉類１との接触を繰り返すため、これらの部材に使用されるゴム材料には所要の硬度と耐摩耗性が要求される。さらに、近年ＯＡ機器のスピード化が進み、機器の高速化に対応するため給紙機構における部材にも優れた引張強度や引裂強度が要求されてきている。
【０００３】
従来、前記部材のゴム材料としてはＥＰＤＭゴム、天然ゴム、ウレタンゴム、ノーソレックスゴム、シリコーンゴム、塩素化ポリエチレンゴム、クロロプレンゴム等の耐摩耗性に優れたゴム材料が使用されている。中でも耐摩耗性だけでなく、耐酸化性および耐光性にも優れていることからＥＰＤＭ等の不飽和結合の少ないゴムが好適に使用されている。このようなゴム材料は架橋剤により架橋されているのが一般的である。架橋剤としてはイオウが汎用されているが、イオウにより加硫されたゴム材料からなる給紙用ゴムローラはゴムローラの表面に異物が析出して紙等を汚染するブルーミングが生じてしまうという問題がある。かかる問題を解決するため、イオウ以外の架橋剤として過酸化物を用いるゴム組成物が提案されている（特許文献１、特許文献２および特許文献３）。
【０００４】
しかし、過酸化物により架橋されたＥＰＤＭ等の不飽和結合の少ないゴムは、引張強度および引裂強度が弱い。また、ＥＰＤＭ等の不飽和結合の少ないゴムは架橋点が少ないため過酸化物により架橋を行っても硬度は通常９０度以下（デュローＡ）であり、硬度をさらに向上させる必要があった。ゴム成分１００重量部に対して充填剤を５０重量部程度に配合量を増やすことで硬度を向上できるが、通常より多くの充填剤を添加した場合、ゴム中への分散性が悪く、硬度のバラツキが発生しやすく製造されるゴム部品の品質が低下する問題がある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１９９８６号公報
【特許文献２】特開２００２−３７４７２号公報
【特許文献３】特開２００２−３６４６３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、硬度が高くでき、耐摩耗性、引張強度および引裂強度が優れたゴム組成物および該ゴム組成物からなるゴム部品を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、第１に、二重結合を持たないゴムと、金属イオンを含む充填剤と、メタクリル酸またはそのイオン化合物を含有し、上記ゴムの主鎖にメタクリル酸が部分架橋されていると共に該メタクリル酸と上記充填剤とがイオン結合されていることを特徴とするゴム組成物を提供している。
【０００８】
本発明のゴム組成物においては、ゴムの主鎖にメタクリル酸を部分架橋させ、さらに金属イオンを含む充填剤を用いることで、メタクリル酸と金属イオンとの間にイオン結合が生じる。このため充填剤の分散性が格段に向上し、従来よりも多量の充填剤を配合することができるようになる。その結果、ゴムの硬度を上昇させることが可能となり、ひいてはゴム組成物の耐摩耗性を向上させることができる。さらに、金属イオンとメタクリル酸とのイオン結合に起因して、ゴム組成物の引張強度および引裂強度も向上する。
【０００９】
本発明で用いるゴムは、主鎖に二重結合を含まないゴであれば特に限定されないが、非ジエン系ゴムのオレフィン系共重合ゴムが好適に用いられる。該オレフィン系重合ゴムとしては、エチレン・プロピレン共重合体、エチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエン１，４ヘキサジエンなどの非共役ジエン成分を導入して成るエチレン・プロピレン・非共役ジエンゴム、エチレン・ブテン共重合体、ブチルゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン等が挙げられる。
【００１０】
上記オレフィン系共重合ゴムのうち特にエチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭゴム）が好ましい。ＥＰＤＭには、ゴム成分のみからなる非油展タイプのＥＰＤＭとゴム成分とともに親展油を含む油展タイプのＥＰＤＭとが存在するが、本発明ではいずれのタイプのものも使用可能である。ＥＰＤＭゴムは、主鎖が飽和炭化水素からなり主鎖に二重結合を含まないため、高濃度オゾン雰囲気または光線照射等の環境下に長時間曝されても分子主鎖切断が起こりにくい。従って、ゴム組成物の耐オゾン性を高めることができるという利点を有する。
【００１１】
上記オレフィン系共重合体以外に、炭素数２〜１２個のアルキル基を有するアルキルアクリレートまたはアルキルメタアクリレート、例えばエチルアクリレート、ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレートまたはｎ−オクチルメタアクリレートなどを成分とするアクリル系ゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、ピクロルヒドリンゴム、フッ素ゴム等が挙げられる。これらは、１種類を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
さらに、非ジエン系ゴム以外にも、天然ゴム（ＮＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム等のジエン系ゴム、ブチルゴム、イソプレンゴム、クロロプロピレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、アクリルゴムまたはエチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ）から選択される１種または２種以上のゴム成分を混合使用しても良い。
しかし、非ジエン系ゴムのみを使用することが最も好ましく、非ジエン系ゴムと他のゴムとをブレンドする場合、全ゴムに占める非ジエン系ゴムの比率は約５０重量％以上が好ましく、さらに約８０重量％以上がより好ましい。
【００１２】
本発明で用いる金属イオンを含む充填剤としては、金属イオンを含み、かつゴム組成物の硬度の上昇に寄与するものであれば特に限定なく用いることができる。
金属イオンを含む充填剤として、具体的には、酸化マグネシウム、塩基性炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、アルミナ、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化カルシウム、酸化鉄、酸化錫、酸化アンチモン、フェライト類、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、炭酸亜鉛、炭酸バリウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、窒化アルミニウム、チタン酸カリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、アルミニウムボレート、硫化モリブデン、ステンレス繊維またはホウ酸亜鉛などが挙げられる。これらは、１種類を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、アルミナ、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化鉄、酸化錫、酸化アンチモンまたはフェライト類などの金属酸化物を用いることが好ましく、酸化マグネシウムが最も好ましい。
【００１３】
本発明で用いるメタクリル酸、そのイオン化合物としては、具体的には、トリメチロールプロパントリメタクリシート、エチレンジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、アクリルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、イソプレエチレンジメタクリレート、トリアリルイソシアンヌレート、トリアリルシアヌルレート、ジアリルフタレート、ジアリルタコネート、ビニルトルエン、ビニルピリジン、ジビニルベンゼンが挙げられる。さらに、メタクリル酸アルミニウム、メタクリル酸亜鉛、メタクリル酸カルシウムまたはメタクリル酸マグネシウムなどが挙げられる。
【００１４】
本発明は第２に上記ゴム組成物の製造方法として、上記ゴムと上記充填剤とを混練りした後、上記メタクリル酸の反応温度の１２０℃に昇温させた状態で上記メタクリル酸を投入して、上記ゴムの主鎖に上記メタクリル酸を部分架橋されていると共に上記メタクリル酸と上記充填剤とをイオン結合されていることを特徴とするゴム組成物の製造方法に設定している。
【００１５】
上記製造方法により製造されるゴム組成物では、金属イオンを含む充填剤またはメタクリル酸の配合量を変化させることにより、ゴム組成物の硬度を調整している。
硬度は該ゴム組成物から形成するゴム部材の種類によって相違するが、ＪＩＳ  Ｋ  ６２５３  ショアＡで８０以上９５以下が好ましい。この硬度とするために、ゴム１００重量部に対して金属イオンを含む充填剤を６０重量部以上１５０重量部以下、好ましくは８０重量部〜１２０重量部配合している。上記６０重量部以上とするのは、それ未満であると硬度が８０未満となり、１５０重量部を越えると充填剤の分散不良が起こる可能性が出てくる。
【００１６】
また、上記メタクリル酸に対して金属イオンを含む充填剤をモル比で２倍以上１０倍以下としている。これは２倍未満であると充填剤とメタクリル酸とのイオン結合が十分に行われず、引裂強度、引張強度が所要値に達せず、一方、１０倍を越えると架橋阻害を起こすことに因る。
【００１７】
本発明のゴム組成物の引張強度（Ｍｐａ）は８以上、好ましくは１０としている。また、引裂強度（Ｎ／ｍｍ）は１０以上、好ましくは１５以上としている。引張強度はＪＩＳ Ｋ  ６２５１に従って測定し、引裂強度はＪＩＳ Ｋ  ６２５２に従って測定している。
【００１８】
本発明のゴム組成物には上記必須成分以外であっても本発明の目的に反しない限り公知の成分を含んでいてもよい。
本発明のゴム組成物には通常架橋剤が含まれている。架橋剤としてはイオウを用いてもよいが、ブルーミングを抑制するためには過酸化物を用いることが好ましい。前記過酸化物としてはベンゾイルパーオキサイド、１−１ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ３−３−５トリメチルシクロヘキサン、２−５ジメチル２−５ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシジイソプロピルベンゼン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ジクミルパーオキシド、ｔｅｒｔ−ブチルクミルパーオキシド、２−５ジメチル２−５ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシドおよび２−５ジメチル２−５ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキセン−３などが使用できる。
【００１９】
さらに、軟化剤、架橋活性剤、架橋助剤、老化防止剤、ワックス等などを配合することができる。上記軟化剤としてはオイルまたは可塑剤が挙げられる。前記オイルとしてはパラフィン系、ナフテン系、芳香族系等の鉱物油や炭化水素系オリマーからなるそれ自体公知の合成油、またはプロセスオイルを用いることができる。前記合成油としては、例えばα−オレフィンとのオリゴマー、ブテンのオリゴマー、エチレンとα−オレフィンとの非晶質オリゴマーが好ましい。可塑剤としては、例えばジオクチルフタレート（ＤＯＰ）、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）、ジオクチルセパケート（ＤＯＳ）またはジオクチルアジペート（ＤＯＡ）等を用いることができる。前記老化防止剤としては、例えば、２−メルカプトベンゾイミダゾールなどのイミダゾール類、フェニル−α−ナフチルアミン，Ｎ，Ｎ’−ジ−６−ナフチル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ’−イソプロピル−ｐ−フェニレンジアミンなどのアミン類などが挙げられる。
【００２０】
上記した本発明のゴム組成物は、種々の用途に使用することができるが、インクジェットプリンター、レーザプリンター、静電式複写機、普通紙ファクシミリ装置または自動預金支払機（ＡＴＭ）等のＯＡ機器における硬度を有するゴム部材に好適に用いられ、特に、紙送りローラ、紙葉類の分離パッドからなる重送防止ゴム部材（以下、単に「重送防止ゴム部材」という）に適用することが好ましい。
【００２１】
上記重送防止ゴム部材を作成する方法としては公知の方法が採用でき、例えば以下の方法により作成できる。二重結合を有しないゴム、金属イオンを含む充填剤、および例えば架橋剤などの添加剤を、２軸押出機、オープンロール、バンバリーミキサーまたはニーダー等のゴム混練装置に投入し、混練する。約１２０℃以上に加熱し、メタクリル酸を投入し、さらに混練りする。
得られた混合物を金型内にセットして約１６５〜１７５℃にてプレス加硫を行い、ゴムシートを作製する。このシートを所望の厚さにスライスした後、さらに所望の大きさの長方形に裁断し、紙葉類の重送防止ゴム部材としている。
上記紙葉類の重送防止ゴム部材とする場合には、ゴム組成物の硬度を上記ＪＩＳＡ硬度を８０〜９５としている。
【００２２】
また、上記ゴム組成物を用いて紙送りローラを作成する方法としては公知の方法が採用でき、例えば以下の方法により作成できる。
上記紙葉類重送防止部材と同様にして混合物を得た後、該混合物を押出成形機に充填して連続チューブとして押し出し、その後、所定長さにカットして、軸芯を装着している。あるいは、上記混練物を金型内にセットして約１６５〜１７５℃にてプレス加硫を行い、円筒体に成形している。この円筒体を円筒研削盤で研磨し、中空部に軸芯に装着している。  給紙用のゴムローラには、紙を送る目的で紙送りの方向に回転させて使うローラ（ナジャー（１本で使用）、フィード（後述するリタードと２本セットで使用））と、紙の重送を防止する目的で紙送りの方向と逆の方向にトルクをかけて使用するローラ（リタード）があるが、本発明の紙送りローラは各種類のローラに使用することができる。なお、ゴムローラの形状は、円筒形状、その他Ｄ字形状等の異形ローラ等の種々の形状とすることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明におけるゴム組成物は、ゴムの主鎖に部分架橋しているメタクリル酸と充填剤の中の金属イオンとがイオン結合するため、ゴム組成物の引張強度と引裂強度を高めることができるうえ、従来よりも多量の充填剤を均一に配合することができ、その結果硬度が上昇し、耐摩耗性を向上させることができる。
そのため、ＯＡ機器における紙送りローラまたは重送防止ゴム部材など、耐摩擦性または耐久性が要求される用途に好適に用いることができる。例えば本発明におけるゴム組成物を給紙ローラとして用いた時、用紙切れで空転して分離パッド等と擦動しても摩耗粉体の発生を抑えることができる。その結果、摩耗粉体が給紙ローラの表面に付着するのを防止でき、インクジェットプリンターにおける画像形成の阻害や画像の白抜け発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を説明する。
実施形態のゴム組成物は、ＥＰＤＭからなる二重結合を有しないゴムと、酸化マグネシウムからなる金属イオンを含む充填剤と、メタクリル酸とを含有している。
配合割合は、ＥＰＤＭ１００重量部に対し酸化マグネシウムが６０〜１５０重量部、好ましくは約８０〜１２０重量部、ジクミルパーオキサイドからなる過酸化物が１０重量部以下、好ましくは５重量部以下でとしている。メタクリル酸はＥＰＤＭ１００重量部に対し５〜５０重量部、好ましくは１０〜４０重量部としている。また、メタクリル酸は酸化マグネシウム１モルに対し約０．５モル以下としている。
【００２５】
上記ゴム組成物の製造は、ＥＰＤＭと酸化マグネシウムと架橋剤として過酸化物とを十分に混練りした後に、メタクリル酸の反応温度である１２０度以上に昇温して、メタクリル酸を投入し、投入後も十分に混練りしている。
【００２６】
得られた混練物を金型内にセットして１６５〜１７５℃にて１０〜２０分間、プレス加硫を行い、図１に示すように、画像形成装置における給紙機構に設けられる分離パッドからなる紙葉類の重送防止ゴム部材１として形成している。
該重送防止ゴム部材１は、５０ｍｍ×２００ｍｍ×２ｍｍのシート状に成形し、このシートを１．２ｍｍにスライスした後、幅１０ｍｍ長さ６０ｍｍの長方形に裁断している。
【００２７】
また、上記重送防止ゴム部材１を形成する上記ゴム組成物と同様な方法で得られた混練物をチューブ押出成形機に投入し、内径９ｍｍ、外径２１ｍｍ、長さ３８ｍｍのチューブを成形し、該チューブを円筒研削盤で外径２０ｍｍまで研磨し、長さ１０ｍｍにカットして、専用の芯にチューブ中空部に装着して、図１に示す給紙ローラ２を製造している。
【００２８】
上記重送防止ゴム部材１を付勢手段（図示せず）で対向配置する給紙ローラ２側へと付勢して、給紙ローラ２の回転で紙３を１枚づつ、重送させることなく、矢印方向へと搬送している。
上記重送防止ゴム部材１の硬度を比較的硬く設定しているため、給紙ローラ２と重送防止ゴム部材とが紙と接触して生じる摩耗量は従来と比較して低減できる。かつ、給紙時に給紙ローラ２および重送防止ゴム部材１に負荷される引張力および引き裂き力に対しても、いずれも引張強度が８Ｍｐａ以上、引裂強度は１０Ｎ／ｍｍ以上としているため、耐久性を有する。
【実施例】
【００２９】
ＥＰＤＭ、酸化マグネシウム、メタクリル酸、ジクミルパーオキサイドを表１に示す配合割合で混合し、十分に混練りした後、加熱して温度を１２０℃に設定し、表１に示す量のメタクリル酸を投入した。さらに十分に混練りした後、該混練物を１７０℃２０分の条件でプレス加硫して５０ｍｍ×２００ｍｍ×２ｍｍのシート状に成形し、このシートを１．２ｍｍにスライスした後、幅１０ｍｍ長さ６０ｍｍの長方形に裁断し、重送防止ゴム部材を製造した。
比較例１ではメタクリル酸を投入しなかった。表中の各配合の数値単位は重量部である。
【００３０】
【表１】
2005133042.tif 000003
【００３１】
使用した材料は下記の通りである。
（ａ）ゴム；ＥＰＤＭ（三井化学（株）製「三井ＥＰＴ  ４０７０」）
（ｂ）充填剤；酸化マグネシウム（協和化学工業（株）製「マグサラット１５０ＳＴ」）
（ｃ）架橋剤：ジクミルパーオキシド（日本油脂（株）製「パークミルＤ」）
【００３２】
実施例１〜３および比較例１で得られたゴム組成物からなるサンプルシートを用いて下記の試験を行った。
(i)硬度測定
ゴム組成物の硬度をＪＩＳ  Ｋ  ６２５３に従いＡ型硬度計を用いて測定した。
（ii）引張強度
ＪＩＳ Ｋ  ６２５１に従って測定し、引張強度（ＭＰａ）を求めた。
（iii）引裂強度
ＪＩＳ Ｋ  ６２５２に従って測定し、引裂強度（Ｎ／ｍｍ）を求めた。
【００３３】
また、上記ゴム組成物から紙葉類の重送防止部材（分離パッド）を形成し、プリンタに実装して通紙耐久試験を行った。
プリンタはレーザープリンター（キャノン（株）製「ＬＢＰ−１３１０」）を用い、ＣＳＴ分離パッド形状にシートを打つ抜き、上記ＬＢＰ−１３１０用分離パット樹脂に張り付けた。キャノン製ＰＰＣ用紙（Ａ４版）を３０，０００枚通紙した後、分離パッドの重量変化を摩耗量とした。
上記試験の結果を前記表１に示す。
【００３４】
実施例１〜３で作成した重送防止ゴム部材は、ショアＡ硬度が８４〜９１であるのに対してメタクリル酸を配合していない比較例１の硬度は８０未満の７６であった。また、実施例１〜３の引張強度は１１．９〜１４．５Ｍｐａであったが、比較例１は７Ｍｐａ未満の６．８Ｍｐａであった。さらに、実施例１〜３の引裂強度は１５．７〜２２．４Ｎ／ｍｍであったが、比較例１は１０Ｎ／ｍｍ未満の９．９Ｎ／ｍｍであった。
また、実機装着に通紙テストにおいて、実施例１〜３は摩耗量は２０ｍｇ以下であったが、比較例１は２３ｍｇであった。
上記試験結果より、実施例１〜３は硬度が高いためいに耐摩耗性が優れ、かつ、引張強度および引裂強度のいずれの点においても比較例１より優れていることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】ＯＡ機器における紙送り機構を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３６】
１ 重送防止ゴム部材
２ 紙送りローラー
３ 紙
【図１】
2005133042.tif 000004