(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
低硬度ポリウレタンを使用し、ポリエステル系可塑剤により固着しやすい粉体を移送する一軸偏心ねじポンプに使用される低硬度ポリウレタン製ステータであって、
前記低硬度ポリウレタンが、イソシアネート基末端プレポリマーに、添加剤としてのアルキルナフテン類または脂肪族二塩基酸エステルと鎖延長剤とを添加し、硬化させたもので、
前記低硬度ポリウレタンの硬度（ＪＩＳ）が、Ａ１５〜４０であることを特徴とする一軸偏心ねじポンプに使用される低硬度ポリウレタン製ステータ。
【請求項２】
前記イソシアネート基末端プレポリマー１００重量部に鎖延長剤１〜１０重量部、およびアルキルナフテン類または脂肪族二塩基酸エステルを含有する添加剤１５〜３０重量部を混合し、注型硬化させている請求項１に記載の一軸偏心ねじポンプに使用される低硬度ポリウレタン製ステータ。
【請求項３】
低硬度ポリウレタンを使用し、ポリエステル系可塑剤により固着しやすい粉体をポンプ移送する一軸偏心ねじポンプに使用される低硬度ポリウレタン製ステータの製造方法であって、ポリオール成分とイソシアネート成分とを反応させてイソシアネート基末端プレポリマーを調製したのち、このイソシアネート基末端プレポリマー１００重量部に、鎖延長剤１〜１０重量部とアルキルナフテン類または脂肪族二塩基酸エステルを含有する添加剤１５〜３０重量部とを混合し、ステータ金型に注型して硬化させることを特徴とする一軸偏心ねじポンプに使用される低硬度ポリウレタン製ステータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、粉体、液状の薬品、固形物含有液、スラリー、高粘度液などを移送するための一軸偏心ねじポンプに関し、詳しくは、特にポリエステル系可塑剤によりステータに固着しやすい粉体、例えば、プリンタ、複写機、ファクシミリ等に使用されるトナーや、スチレン系樹脂等の粉末（トナー等ともいう）を移送するに適した低硬度ポリウレタンエラストマーを用いたステータとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２に示すように、一般的な一軸偏心ねじポンプ３１は、ポンプケーシング３２の一端部に設けられた駆動モータ（図示せず）の駆動軸３３に金属製のコネクチングロッド３４を介して連結した雄ねじ形ロータ３５（ロータともいう）を、雌ねじ形ステータ３６（ステータともいう）内に回転可能に嵌挿して偏心回転させることにより移送物を移送するように構成されている。また、雌ねじ形ステータ３６としては、例えば、ポリウレタンエラストマー、エチレンプロピレンゴム等の弾性体を単層で成形したものが用いられている。
【０００３】
一方、ポリエステル系可塑剤により固着しやすい移送物であるトナー等は、顔料（カーボン等）を含有させたポリスチレン樹脂、スチレン−アクリル共重合体樹脂、ポリエステル樹脂などを微粉砕したものが普通は使用される。また、このトナー等に流動性、帯電性、保存性などを調製するために、トナー表面にフッ素系樹脂、シリコーン系樹脂などの微粉末を混合・付着させる処理をしたものが通常、使用されている。
【０００４】
トナー等を移送するための一軸偏心ねじポンプ用のステータは、耐摩耗性を向上させるためにその硬度を高めにすることが好ましい。しかし、硬度を高くし過ぎると、トナー等がロータとステータとの間に挟まれて過大な荷重下で加圧され、変形したり、破壊されたりするおそれがある。そこで、この種のステータには、通常、低硬度ポリウレタンエラストマーを使用している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、低硬度ポリウレタンエラストマーは、通常、ポリエステル系可塑剤を含有させて硬さが調整されているので、ポリエステル系可塑剤を含有するステータを用いてトナー等を移送すると、ポリエステル系可塑剤のためにステータにトナー等が固着し、移送に支障を来す場合がある。
【０００６】
この発明は、ポリエステル系可塑剤によりステータに固着しやすい粉体（例：トナー）のポンプ移送に適した低硬度ポリウレタンステータを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために請求項１に記載の低硬度ポリウレタンステータは、a) 低硬度ポリウレタンを使用し、ポリエステル系可塑剤により固着しやすい粉体を移送する一軸偏心ねじポンプに使用される低硬度ポリウレタン製ステータであって、b) 前記低硬度ポリウレタンが、イソシアネート基末端プレポリマーに、添加剤としてのアルキルナフテン類または脂肪族二塩基酸エステルと鎖延長剤とを添加し、硬化させたもので、 c) 前記低硬度ポリウレタンの硬度（ＪＩＳ）が、Ａ１５〜４０であることを特徴とするものである。
【０００８】
低硬度ポリウレタンの硬度を調整する添加剤として、ポリエステル系可塑剤を使用せず、アルキルナフテン類または脂肪族二塩基酸エステルを使用するので、ポリエステル系可塑剤により固着しやすい粉体、例えば、トナーやスチレン系樹脂の粉体（トナー等）を移送する場合であっても、移送物が可塑剤に侵されることがなく、トナー等がステータに固着することがない。また、添加剤によりステータが十分に柔らかく成形されているので、トナー等が破壊されることもない。
【０００９】
上記イソシアネート基末端プレポリマーは、ポリオール成分として、例えば、ポリエチレンアジペートグリコール、ポリエチレンブタンジオールアジペートグリコール、ポリカプロラクトンエステル等のポリエステルポリオールを用い、イソシアネート成分として、ポリトリレンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、パラ−フェニレンジイソシアネートまたはナフタレン−１，５−ジイソシアネートなどを用いて予め調製される。
【００１０】
鎖延長剤として、３，３’−ジクロル４，４’−ジアミノフェニルメタン（ＭＯＣＡともいう）、トリイソプロパノール（ＴＩＰＡともいう）またはグリコール類等が使用され、添加剤としては、アルキルナフテン類または脂肪族二塩基酸エステルなどが使用される。
【００１１】
なお、鎖延長剤としてのグリコール類は、例えば、１，４ブタンジオール（１，４ＢＤともいう）、１，６ヘキサンジオール、２，３ブタンジオール、トリメチロールプロパン（ＴＭＰともいう）などが単独または２種以上を併用して用いられる。添加剤としては、アルキルナフテン類として例えば塩素化ノルマルパラフィン、流動パラフィンが、または分子量が１０００以上である脂肪族二塩基酸エステルが用いられる。
【００１２】
添加剤の量を調整することにより、低硬度ポリウレタン製ステータの硬度（ＪＩＳ）をＡ１５〜４０としたが、その理由は、硬度（ＪＩＳ）をＡ１５未満とすると、粉体等の移送物との摩擦のために摩耗しやすくなり、ポンプとしての移送力が早期に低下するおそれがある一方、硬度（ＪＩＳ）がＡ４０を超えると、ステータが硬くなり過ぎてトナー等の移送物を変形・破壊するおそれがあるからである。
【００１４】
請求項２に記載の低硬度ポリウレタン製ステータは、前記イソシアネート基末端プレポリマー１００重量部に、鎖延長剤１〜１０重量部、およびアルキルナフテン類または脂肪族二塩基酸エステルを含有する添加剤１５〜３０重量部を混合し、注型して硬化させていることを特徴とする。
【００１５】
上記組成により、イソシアネート基末端プレポリマーと鎖延長剤とはほぼ当量となり、低硬度ポリウレタン製ステータは変質しない安定なものになるとともに、添加剤を上記の範囲内の量を添加することにより、ステータの硬度（ＪＩＳ）は目標とするＡ１５〜４０となる。
【００１６】
請求項３に記載の低硬度ポリウレタン製ステータの製造方法は、A) 低硬度ポリウレタンを使用し、ポリエステル系可塑剤により固着しやすい粉体をポンプ移送する一軸偏心ねじポンプに使用される低硬度ポリウレタン製ステータの製造方法であって、 B) 予めポリオール成分とイソシアネート成分とを反応させてイソシアネート基末端プレポリマーを調製したのち、 C) このイソシアネート基末端プレポリマー１００重量部に、鎖延長剤１〜１０重量部とアルキルナフテン類または脂肪族二塩基酸エステルを含有する添加剤１５〜３０重量部とを混合し、D) ステータ金型に注型して硬化させることを特徴とするものである。
【００１７】
予め、ポリオール成分とイソシアネート成分とを反応させてイソシアネート基末端プレポリマーを調製することにより、均質な（ＯＨ基を残さない）プレポリマーが得られる。このイソシアネート基末端プレポリマーに鎖延長剤を添加するとともに、アルキルナフテン類または脂肪族二塩基酸エステルを含有する添加剤を混合することにより、添加剤は形成されるポリウレタンポリマーに均一に分散される。この配合物をステータ金型に注型し、加熱して硬化させることにより低硬度ポリウレタ製ステータを得ることができる。
【００１９】
いわゆるワンショット法であって、ポリオール成分、イソシアネート成分、鎖延長剤および添加剤を所定量計量し、同時に攪拌機に投入して混合し、続けてステータ用金型に注型し、所定温度で所定時間を加熱し硬化させる。このように工程が単純であって、操作、装置が簡単であり、短期に少量を製造する場合に好適に活用される。上記配合物をワンショット法により成形しても、所定の硬度のステータが得られてトナー等を破壊することなく移送でき、しかもポリエステル系可塑剤を含まないので、トナー等がステータに固着することもない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る低硬度ポリウレタン製ステータとその製造方法について各実施形態を図面を参照して説明する。
【００２１】
まず、実施例１〜３および比較例１・２に使用される低硬度ポリウレタンの組成を下記の表１および表２に示す。
【００２２】
【表１】
0003967908.tif 000002
（注）＊1におけるトナー等の固着性の評価は、低硬度ポリウレタンのテストピースにトナー等をまぶし、圧縮加重（４２００〜４４００Ｐａ）をかけて５０℃の恒温槽に７２時間保管した後、取り出してトナー等の溶着の状態を判断する。
【００２３】
【表２】
0003967908.tif 000003
なお、上記配合物を次の手順で混合し、ステータ金型に注型し加熱して硬化させて低硬度ポリウレタン製ステータを形成した。まず、図示を省略した混合手段によりポリオール成分とイソシアネート成分とを反応させてイソシアネート基末端プレポリマーを調製し、このイソシアネート基末端プレポリマーを配合剤供給手段（ビーカー等）に入れて８０〜１００℃に加熱し、この中に８０〜１２０℃に予熱した所定量の鎖延長剤、添加剤等を添加し、真空脱泡しながら攪拌混合して次のようにステータ用金型に注型する。
【００２４】
図１に示すように、下フランジ１に下端を嵌合して外筒２（一軸偏心ねじポンプの外筒２４に相当：図２参照）を立設し、下フランジ１にボルト８によりステータ用中子４を立設して、下フランジ１、外筒２およびステータ用中子４に囲まれたオープンのステータ用キャビティ３を形成する。このステータ用キャビティ３を１００〜１２０℃に加熱して、上記のイソシアネート基末端プレポリマー、鎖延長剤と添加剤とを混合し予備加熱された配合物５をいわゆるオープンモールドで注型する。
【００２５】
この低硬度ポリウレタンの配合物５が注型されたステータ用金型７を１００〜１３０℃の加熱炉にて７〜１５時間加熱し硬化させた後、脱型して室温にて１週間熟成させて低硬度ポリウレタン製ステータを得た。
【００２６】
上記した実施例１・２および比較例１・２についてトナー等の固着性とトナー等の破壊の程度を評価した結果を、上記の表１、表２の最下欄に記載しているように、実施例１・２ではステータにトナー等の固着は見られず、一方、比較例１・２では固着現象が見られた。なお、比較例２においては、硬度（ＪＩＳ）がＡ５０〜６０となることから、トナー等の破壊が懸念される。
【００２７】
【発明の効果】
以上に説明したことから明らかなように、本発明の低硬度ポリウレタン製ステータとその製造方法には、次のような優れた効果がある。
【００２８】
(1) 請求項１記載のステータでは、ステータの硬度を調整するために添加剤としてのポリエステル系可塑剤を使用しないので、トナーなどのポリエステル系可塑剤によりステータに固着しやすい移送物であっても、ステータに固着することがなく、スムーズに移送できる。
【００２９】
(2) また、硬度（ＪＩＳ）がＡ１５〜４０の範囲にあってＡ１５以上であるので、粉体等からなる移送物との摩擦による摩耗が少なく、ポンプとしての移送力が早期に低下することがない。また、硬度（ＪＩＳ）がＡ４０以下であるので、トナー等の移送物を変形・破壊するおそれがない。
【００３０】
(3) 請求項２記載のステータでは、変質しない安定なものになるとともに、添加剤を上記の範囲内の量を添加することにより、ステータの硬度（ＪＩＳ）はＡ１５〜４０となる。
【００３１】
(4) 請求項３記載の製造方法では、予めポリオール成分とイソシアネート成分とを反応させてイソシアネート基末端プレポリマーを調製することにより、均質なプレポリマーが得られ、また注型機周辺の配合剤タンクの数が少なく装置が簡単になる。さらに、イソシアネート基末端プレポリマーに鎖延長剤、添加剤を同時に混合することにより、添加剤はポリマーの形成と同時にポリマー間に均一に分散される。
【００３２】
(5) 請求項３記載の製造方法は、ポリオール成分、イソシアネート成分、鎖延長剤および添加剤をいわゆるワンショット法で注型するので、工程が一層簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる配合物をステータ用金型に注型する状態を概念的に示す正面図である。
【図２】一般的な一軸偏心ねじポンプのステータを示す断面図である。
【符号の説明】
１：下フランジ
２：外筒
３：キャビティ
４：中子
５：配合物
６：配合剤供給手段
７：ステータ用金型
３１：一軸偏心ねじポンプ
３２：ポンプケーシング
３５：雄ねじ形ロータ
３６：雌ねじ形ステータ
【図１】
0003967908.tif 000004
【図２】
0003967908.tif 000005