(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯金の表面をゴムで被覆したゴムロールにおいて、
前記ゴムの表面に、SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2のうちの少なくとも１つを有する無機成分層を1〜100μmの厚みで形成し、
コロナ放電用アース電極、プラズマ処理用ロールのうちのいずれかであることを特徴とするゴムロール。
【請求項２】
前記SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2のうちのが少なくとも１つは、5重量%以上であることを特徴とする請求項１記載のゴムロール。
【請求項３】
前記無機成分層の表面の算術平均粗さ(Ra)が、1μm≦Ra≦15μmであることを特徴とする請求項１又は２記載のゴムロール。
【請求項４】
前記ゴムの硬度は30°以上、前記ゴムの厚みは0.5mm以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のゴムロール。
【請求項５】
前記無機成分層は、常温硬化型ガラスであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のゴムロール。
【請求項６】
前記無機成分層を多層形成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のゴムロール。
【請求項７】
前記無機成分層は、スプレー塗布、ディップ塗布のうちのいずれかの塗布で形成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のゴムロール。
【請求項８】
前記無機成分層は、UV硬化性を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のゴムロール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、芯金の表面をゴムで被覆したゴムロールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ゴムロールは密着度、基材保持力に富み、安価であることから広く搬送用ロールとして使用されている。
【０００３】
一例を示すと、従来のゴムロールは、例えば、NR(天然ゴム)、SBR(スチレンブタジエンゴム)、NBR(ニトリルゴム)、CR(クロロプレンゴム)、IIR(ブチルゴム)、Si(シリコーンゴム)、U(ウレタンゴム)、EPDM(エチレン−プロピレンゴム)、FKM(フッ素ゴム)等のゴム材料からできており、それぞれの材料の長所および短所を考慮して用途に適した適切なゴム材料が選択されている。
【０００４】
また、コロナ放電処理用アース電極としても用いられている。
【０００５】
このコロナ放電処理とは、コロナ電極と接地されたゴムロールとの間に高周波、高電圧を印加し、空気を絶縁破壊してコロナ放電を発生させ、このコロナ放電界中に樹脂フィルムやシートを通して、樹脂フィルムやシートの親和性の改善(印刷インクののり、接着性の改善)を行なう処理である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のゴムロールにおいては、その性質上、磨耗や圧着からくる劣化、もしくは電気的ストレスからくる劣化により定期的に交換し、ゴムを巻き替えたり、ロールを交換することが必要であった。
【０００７】
これは、ゴムが有機樹脂であることの宿命であり、たとえば使用するゴムの種類や硬度などの物性、巻き厚みなどを変えることにより多少の改善は図れるものの、真の高耐久性を望むことはできなかった。
【０００８】
また、ゴムに無機成分粒子(ガラス、セラミックスなど)を混ぜてより強固なゴムロールに仕上げることも提案されている。これよりゴムロールの磨耗が減り耐久性は向上したが、以下のような問題点がある。
【０００９】
(1) 鉄板等の堅い基材の搬送には適しているが、プラスチックフィルムなどの比較的柔らかい基材の搬送に用いると基材側を傷を付けたり磨耗させる。
【００１０】
(2) 硬度と耐久性とがトレードオフの関係であり、ゴム硬度の調整が困難である。
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その第１の課題は、耐久性を向上させるゴムロールを提供することにある。
【００１２】
第２の課題は、ゴムロールとしての機能、即ち、弾性、密着度、基材保持力、誘電体能力を損なわないゴムロールを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明は、以下の手段によって解決される。
【００１４】
請求項１記載の発明は、芯金の表面をゴムで被覆したゴムロールにおいて、
前記ゴムの表面に、SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2のうちの少なくとも１つを有する無機成分層を1〜100μmの厚みで形成し、コロナ放電用アース電極、プラズマ処理用ロールのうちのいずれかであることを特徴とするゴムロールである。
【００１５】
前記ゴムの表面に、SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2のうちの少なくとも１つを有する無機成分層を形成したことにより、耐久性を向上させる。
コロナ放電用アース電極に用いることで、ゴムロールの持つ弾性、密着度、基材保持力、誘電体能力を損なわず、耐久性を向上させる。
プラズマ処理用ロールに用いることで、ゴムロールの持つ弾性、密着度、基材保持力、誘電体能力を損なわず、耐久性を向上させる。
前記無機成分層の厚みが1〜100μmであることにより、ゴムロールとしての機能、即ち、弾性、密着度、基材保持力、誘電体能力を損なわない。
1μmより薄い場合、耐久性が不十分であり、100μmより厚い場合、ゴムの弾性に無機成分層が追従せず、破損しやすくなる。
【００１６】
請求項２記載の発明は、前記SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2のうちのが少なくとも１つは、5%以上であることを特徴とする請求項１記載のゴムロールである。
【００１７】
前記SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2のうちのが少なくとも１つは、5%以上であることにより、ゴムロールとしての機能、即ち、弾性、密着度、基材保持力、誘電体能力を損なわない。
【００１８】
5％未満の場合は、耐久性を充分に得ることができない。
【００２２】
請求項３記載の発明は、前記無機成分層の表面の算術平均粗さ(Ra)が、1μm≦Ra≦15μmであることを特徴とする請求項１又は２記載のゴムロールである。
【００２３】
前記無機成分層の表面の算術平均粗さ(Ra)が、1μm≦Ra≦15μmであることにより、ゴムロールとしての機能、即ち、弾性、密着度、基材保持力、誘電体能力を損なわない。
【００２４】
算術的平均粗さ(Ra)が1μm未満であると、搬送基材との間の摩擦係数が小さく、滑りやすくなり安定した搬送ができない。
【００２５】
また、算術的平均粗さ(Ra)が15μmより大きいと、搬送基材にダメージを与えやすくなる。
【００２６】
尚、算術的平均粗さ(中心線平均粗さ:Ra)とは、粗さ曲線からのその平均線の方向に基準長さ(粗さ曲線からカットオフ値の長さを抜き取った部分の長さ)だけ抜き取った部分の平均線(ろ波うねり曲線を直線に置き換えた線)の下側に現れるf(x)の部分を平均線で折り返して得られる部分の面積を、基準長長さで除した値をμmで表したものである。
【００２７】
請求項４記載の発明は、前記ゴムの硬度は30°以上、前記ゴムの厚みは0.5mm以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のゴムロールである。
【００２８】
前記ゴムの硬度は30°以上、前記ゴムの厚みは0.5mm以上であることにより、ゴムロールとしての機能、即ち、弾性、密着度、基材保持力、誘電体能力を損なわない。
【００２９】
硬度が30°未満の場合ゴムが柔らかいために無機成分層が追従できなくなり破損しやすくなる。
【００３０】
厚みが0.5mm以下の場合、ゴムロールとしての機能(弾性、密着度、基材保持力、誘電体能力)を損う。
【００３７】
請求項５記載の発明は、前記無機成分層は、常温硬化型ガラスであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のゴムロールである。
【００３８】
常温硬化型ガラスであることにより、熱に耐えられないゴム素材に密着性よく溶射や塗布することができる。
【００３９】
請求項６記載の発明は、前記無機成分層を多層形成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のゴムロールである。
【００４０】
無機成分層を多層形成することで、無機成分層にゴムの可塑剤が拡散することを防止する。
【００４１】
請求項７記載の発明は、前記無機成分層は、スプレー塗布、ディップ塗布のうちのいずれかの塗布で形成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のゴムロールである。
【００４２】
前記無機成分層をスプレー塗布で形成することにより、均一な層厚を得ることができる。
【００４３】
前記無機成分層をディップ塗布で形成することにより、生産性が向上する。
【００４４】
請求項８記載の発明は、前記無機成分層は、UV硬化性を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のゴムロールである。
【００４５】
前記無機成分層は、UV硬化性を有することで、気象条件によらず、均一な性能の無機成分層を得ることができる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
次に図面を用いて本発明の実施の形態例を説明する。図１は本発明の一実施の形態例のゴムロールの破断斜視図である。
【００４７】
図１において、ゴムロール１は、芯金３の表面にゴム層５が被覆され、さらにゴム層５の表面に無機成分層７が形成されている。また、ゴムロール１の端面には、ゴムロール１を回転可能に支持する軸受けに係合する軸受け部９が形成されている。
【００４８】
ゴム層５の材質は、CR系、EPDM系、NBR系、NR系、SBR系、IIR系、CSM系、FKM系、ウレタン系、FKM系、SI系、どれでもよいが、ゴム層５と無機成分層７との密着性を確保しやすい観点より、CR系、EPDM系、NBR系、NR系、SBR系が好ましい。
【００４９】
無機成分層７は、以下の条件で形成されている。
(1)SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2のうちの少なくとも１つを有している。
(2)SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2のうちのが少なくとも１つは、5重量%以上である。
(3)無機成分層７の厚みが1〜100μmである。
(4)無機成分層７の表面の算術平均粗さ(Ra)が、1μm≦Ra≦15μｍである。
(5)ゴム層５のゴム硬度は30°以上、ゴム層の厚みは0.5mm以上である。
【００５０】
さらに、無機成分層７は、ゴム層５の表面上に常温硬化型ガラスをスプレー塗布、ディップ塗布のいずれかの手法で多層形成し、UV(紫外線)で硬化させた。
【００５１】
尚、常温硬化型ガラスは、特許2538527号で開示された主剤、架橋材、硬化触媒の三者で構成された１液タイプの無機成分溶液、具体的には、大橋化学工業株式会社製のヒートレスグラス(HEATLESS GLASS:商品名)を用いた。
【００５２】
上記構成のゴムロールによれば、以下のような効果を得ることができた。
【００５３】
(1) ゴム層５の表面に、SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2のうちの少なくとも１つを有する無機成分層７を形成したことにより、耐久性が向上した。
【００５４】
(2) SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2のうちのが少なくとも１つは、5%以上であることにより、ゴムロール１としての機能、即ち、弾性、密着度、基材保持力、誘電体能力が損なわれない。
【００５５】
(3) 無機成分層７の厚みが1〜100μmであることにより、ゴムロール１としての機能、即ち、弾性、密着度、基材保持力、誘電体能力を損なわれない。
【００５６】
(4) 無機成分層７の表面の算術平均粗さ(Ra)が、1a≦Ra≦15aであることにより、ゴムロール１としての機能、即ち、弾性、密着度、基材保持力、誘電体能力を損なわない。
【００５７】
(5) ゴム層５のゴムの硬度は30°以上、前記ゴムの厚みは0.5mm以上であることにより、ゴムロール１としての機能、即ち、弾性、密着度、基材保持力、誘電体能力を損なわない。
【００５８】
(6) 無機成分層７が常温硬化型ガラスであることにより、熱に耐えられないゴム層５に密着性よく溶射や塗布することができた。
【００５９】
(7) 無機成分層７を多層形成することで、無機成分層７にゴム層５のゴムの可塑剤が拡散することを防止できた。
【００６０】
(8) 無機成分層７をスプレー塗布で形成することにより、均一な層厚を得ることができた。
【００６１】
無機成分層７をディップ塗布で形成することにより、生産性が向上できた。
【００６２】
(9) 無機成分層７は、UV硬化性を有することで、気象条件によらず、均一な性能の無機成分層を得ることができた。
【００６３】
【実施例】
本願発明者は、上記効果を確認するために、以下のような実験を行った。
【００６４】
(1) 第１の実験(搬送ロールに関する実験)
図２に示すような搬送構造を持つ装置を用いた。
【００６５】
図において、２１はPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム２３が巻回された巻き出し手段手段、２５はPETフィルム２３を巻き取る巻き取り手段である。
【００６６】
巻き出し手段２１と巻き取り手段２５との間には、PETフィルム２３を挟持搬送する搬送ロール対３０が設けられている。
【００６７】
搬送ロール対３０は、駆動ロール３１と、駆動ロール３１に圧着手段３３によって圧着される圧着用ゴムロール３５とから構成されている。
【００６８】
又、巻き出し手段２１と搬送ロール対３０との間には、PETフィルム２３に張力を与える第１の張力制御手段２８が、搬送ロール対３０と巻き取り手段２５との間には、PETフィルム２３に張力を与える第２の張力制御手段２９がそれぞれ設けられている。
【００６９】
▲１▼ 従来のゴムロール
圧着用ゴムロール３５として、φ90mm、幅800mmのAl製の芯金上にNBRゴム層(黒、硬度45°、厚み5mm、面の芯直性変動値20μm)を形成したものを用い、駆動ロール３１として、φ100mm、幅800mmの#200のマット加工を施したSUS製のロールを用い、圧着用ゴムロール３５を駆動ロール面に50kgf/mで圧着させた。
【００７０】
そして、巻き出し手段２１と巻き取り手段２５との間で15kgf/mの張力差が発生するように第１および第２の張力制御段２８,２９を調整して、PETフィルム２３を累計15000m連続搬送させた。
【００７１】
その後、圧着用ゴムロール３５の面の芯直性変動値を走査型レーザー変位計にて測定した。その結果使用前に比べて、芯直性変動値は30μm程度変動値が増大していた。
【００７２】
▲２▼ 本発明のゴムロール
▲１▼の実験で用いたゴムロール３５に、大橋化学工業社製ヒートレスグラスGS600(主液と硬化剤)を所定量配合したものをゴム面表面にスプレー塗布し、自然硬化させ、さらに同社GO100(主液と硬化剤)を所定量配合したものを同面にスプレーにてオーバーコート塗布し、自然硬化させた。
【００７３】
その後、ブラスト研磨をロール表面に施し仕上げた結果、得られたロールのヒートレスグラス層の膜厚は約28μm、芯直性変動値は20μm、Rsは3aであった。
【００７４】
さらに、このロール表面をXPSにて測定した結果、30%程度のSiO2が確認された。
【００７５】
このロールを用いて、▲１▼と同様のテストを実施した。
【００７６】
その結果、使用後の芯直性変動値は20μmと使用前とほぼ変わらない結果が得られた。
【００７７】
(2) 第２の実験(コロナ放電用アース電極に関する実験)
図３に示すような、フィルム４０に対してコロナ放電処理を行うコロナ放電処理装置を用いた。
【００７８】
図において、４１はコロナ放電用アース電極用のゴムロール、４３はアースロール電極としての鋸歯状の対向電極である。
【００７９】
４４は対向電極４３に電圧を印加する高周波電源である。
【００８０】
▲１▼ 従来のコロナ放電用アース電極用ゴムロール
アース電極用のゴムロール４１として、φ90mm、幅800mmのAl製の芯金上にのNBRゴムロール層(黒、硬度45°、厚み3 t)を形成したものを用いて、100rpmで回転しながら電極ギャップ2mm、周波数は40kHZ、電圧を13kVで10時間印加した後、外形を測定した結果、ロール面外径寸法が平均で30μm程度磨耗していた。
【００８１】
▲２▼ 本発明のコロナ放電用アース電極用ゴムロール
▲１▼の実験で用いたゴムロール４１に、大橋化学工業社製ヒートレスグラスGS600(主液と硬化剤)を所定量配合したものをゴム面表面にスプレー塗布し、自然硬化させ、さらに同社GO100(主液と硬化剤)を所定量配合したものを同面にスプレーにてオーバーコート塗布し、自然硬化させた。
【００８２】
その後、ブラスト研磨をロール表面に施し仕上げた結果、得られたロールのヒートレスグラス層の膜厚は約28μmであった。さらに、このロール表面をXPSにて測定した結果、30%程度のSiO2が確認された。
【００８３】
このロールを用いて、▲１▼と同様のテストを実施した。
【００８４】
その結果、使用後の外径寸法値の変動はほとんど見られなかった。
【００８５】
(3) 第３の実験(プラズマ処理用ゴムロールに関する実験)
図４に示すような、フィルム５０に対して大気圧下でプラズマ処理を行う大気圧プラズマ処理装置を用いた。
【００８６】
図において、５１はプラズマ処理用アース電極用のゴムロール、５３はアースロール電極としての誘電体付き対向電極である。
【００８７】
５４は対向電極５３に電圧を印加する高周波電源である。
【００８８】
ゴムロール５１および誘電体付き対向電極５３は密閉された箱体５５内に収納され、箱体５５内はArガスが充填されている。
【００８９】
尚、箱体５５内の気密を保つために、フィルム５０の箱体５５内への入り口および出口は、ゴムロール対からなる外気遮断手段５７,５８が設けられている。
【００９０】
▲１▼ 従来のプラズマ処理用アース電極用ゴムロール
プラズマ処理用アース電極用のゴムロール５１として、φ90mm、幅800mmのAl製の芯金上にのNBRゴムロール層(黒、硬度45°、厚み3 t)を形成したものを用いて、100rpmで回転しながら電極ギャップ2mm、周波数は40kHZ、電圧を5kVで、大気圧下で10時間グロー放電した後、外形を測定した結果、ロール面外径寸法が平均で30μm程度磨耗していた。
【００９１】
▲２▼ 本発明のプラズマ処理用アース電極用ゴムロール
▲１▼の実験で用いたゴムロール５１に、大橋化学工業社製ヒートレスグラスGS600(主液と硬化剤)を所定量配合したものをゴム面表面にスプレー塗布し、自然硬化させ、さらに同社GO100(主液と硬化剤)を所定量配合したものを同面にスプレーにてオーバーコートt塗布し、自然硬化させた。
【００９２】
その後、ブラスト研磨をロール表面に施し仕上げた結果、得られたロールのヒートレスグラス層の膜厚は約28μmであった。さらに、このロール表面をXPSにて測定した結果、30%程度のSiO2が確認された。
【００９３】
このロールを用いて、▲１▼と同様のテストを実施した。
【００９４】
その結果、使用後の外径寸法値の変動はほとんど見られなかった。
【００９５】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、以下のような効果を得ることができる。
【００９６】
請求項１記載の発明によれば、前記ゴムの表面に、SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2のうちの少なくとも１つを有する無機成分層を形成したことにより、耐久性が向上する。
コロナ放電用アース電極に用いることで、ゴムロールの持つ弾性、密着度、基材保持力、誘電体能力を損なわず、耐久性が向上する。
プラズマ処理用ロールに用いることで、ゴムロールの持つ弾性、密着度、基材保持力、誘電体能力を損なわず、耐久性が向上する。
前記無機成分層の厚みが1〜100μmであることにより、ゴムロールとしての機能、即ち、弾性、密着度、基材保持力、誘電体能力を損なわない。
1μmより薄い場合、耐久性が不十分であり、100μmより厚い場合、ゴムの弾性に無機成分層が追従せず、破損しやすくなる。
【００９７】
請求項２記載の発明によれば、前記SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2のうちのが少なくとも１つは、5%以上であることにより、ゴムロールとしての機能、即ち、弾性、密着度、基材保持力、誘電体能力を損なわない。
【００９８】
請求項３記載の発明によれば、前記無機成分層の厚みが1〜100μmであることにより、ゴムロールとしての機能、即ち、弾性、密着度、基材保持力、誘電体能力を損なわない。
【００９９】
請求項３記載の発明によれば、前記無機成分層の表面の算術平均粗さ(Ra)が、1a≦Ra≦15aであることにより、ゴムロールとしての機能、即ち、弾性、密着度、基材保持力、誘電体能力を損なわない。
【０１００】
請求項４記載の発明によれば、前記ゴムの硬度は30°以上、前記ゴムの厚みは0.5mm以上であることにより、ゴムロールとしての機能、即ち、弾性、密着度、基材保持力、誘電体能力を損なわない。
【０１０４】
請求項５記載の発明によれば、常温硬化型ガラスであることにより、熱に耐えられないゴム素材に密着性よく溶射や塗布することができる。
【０１０５】
請求項６記載の発明によれば、無機成分層を多層形成することで、無機成分層にゴムの可塑剤が拡散することを防止する。
【０１０６】
請求項７記載の発明によれば、前記無機成分層をスプレー塗布で形成することにより、均一な層厚を得ることができ、前記無機成分層をディップ塗布で形成することにより、生産性が向上する。
【０１０７】
請求項８記載の発明によれば、前記無機成分層は、UV硬化性を有することで、気象条件によらず、均一な性能の無機成分層を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の一実施の形態例のゴムロールの斜視図である。
【図２】第１の実験に用いた装置の構成図である。
【図３】第２の実験に用いた装置の構成図である。
【図４】第３の実験に用いた装置の構成図である。
【符号の説明】
１  ゴムロール
３  芯金
５  ゴム層(ゴム)
７  無機成分層
【図１】
0003956571.tif 000002
【図２】
0003956571.tif 000003
【図３】
0003956571.tif 000004
【図４】
0003956571.tif 000005