JP2004345160A - スポンジローラの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加硫金型を用いることなく、加硫缶内の熱媒体を用いて直接、筒状成形体を加硫発泡させるに際し、所期した通りの微細なセル径、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なスポンジゴムローラを確実に製造することができ、しかも、加硫缶内で筒状成形体を支持するためのマンドレル治具を筒状成形体に対して着脱するための工程を短縮もしくは廃止することのできるスポンジゴムローラの製造方法を提供する。
【解決手段】押出機２１より連続して押し出された未加硫の筒状成形体ＢＵを、製品スポンジローラＲにおける筒状発泡体Ｂ部分の長さに相当する長さに裁断したあと、未加硫の筒状成形体ＢＵを筒状のまま温水ＨＷ中で加硫発泡させて筒状発泡体Ｂに形成する。
【選択図】 図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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。
【０００２】
【従来の技術】
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、例えば、押出機より筒状に成形された未加硫の成形体を、加硫缶内で発泡し、加硫された筒状発泡体に芯金を挿入してスポンジゴムローラを形成する方法が知られている。（例えば、特許文献１。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２５８５８４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の加硫缶を用いた加硫発泡は蒸気を熱媒体としたものでありそ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２００μｍ以下で、セル壁厚さが１００μｍ以下の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。
【０００６】
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℃以上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。
【０００７】
さらに、加硫缶中で、加硫される筒状成形体を保持するため、筒状成形体の内側に筒状成形体より長いマンドレル治具を装着してマンドレル治具の両端を加硫缶から支持することが行われていた。そして、このマンドレル治具を筒状成形体の内側に装着するために、押出機より、軸方向に一列に並べられた所定長さのマンドレルの外周上に、筒状成形体を連続的に押し出した後、筒状成形体の、各マンドレルの両端部分に対応する部分を切り落として、マンドレル治具の、加硫缶から支持される部分を露出させる工程が必要であった。さらに、加硫後、筒状発泡体からこのマンドレル治具を取り出す工程も必要であり、これらの工程のため、十分生産性を高めることができなかった。
【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るものであり、それの目的とするところは、加硫金型を用いることなく、加硫缶内の熱媒体を用いて直接、筒状成形体を加硫発泡させるに際し、所期した通りの微細なセル径、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なスポンジゴムローラを確実に製造することができ、しかも、加硫缶内で筒状成形体を支持するためのマンドレル治具を筒状成形体に対して着脱するための工程を短縮もしくは廃止することのできるスポンジゴムローラの製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明はなされたものであり、その要旨構成ならびに作用を以下に示す。
【００１０】
請求項１に記載のスポンジローラの製造方法は、加硫発泡された筒状発泡体に芯金を挿入してスポンジローラを製造するスポンジローラの製造方法において、
押出機より連続して押し出された未加硫の筒状成形体を、製品スポンジローラにおける筒状発泡体部分の長さに相当する長さに裁断したあと、未加硫の筒状成形体を筒状のまま単独で温水中で加硫発泡させて筒状発泡体に形成するものである。
【００１１】
本発明に係るこのスポンジローラの製造方法によれば、第一に、筒状成形体を温水中で加硫発泡させるので、これを従来のように蒸気中で加硫発泡するのに対比して、温水の温度と圧力とを独立に変化させることができ、筒状成形体を直接的に囲繞する温水の温度および圧力を適正に制御することにより、均一に加硫発泡させることができ、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十分均一な筒状発泡体よりなるスポンジローラを安価に製造することができ、第二に、製品スポンジローラの筒状発泡体部分の長さ相当の筒状成形体を筒状のまま単独で加硫発泡させるので、従来のように筒状成形体を支持するためのマンドレル治具を必要とすることなく、筒状成形体に対するマンドレル治具の着脱の工程を不要にするとともに加硫発砲後の筒状発泡体を所定長さに裁断する工程をもなくすことができ、工程の短縮により生産性を大幅に向上させることができる。
【００１２】
なお、「筒状成形体」および「筒状発泡体」は、通常、中空の形状をなすが、これを中空でない円柱状のものとしてもよく、この場合、発泡体に芯金を挿入するに際しては、挿入するための孔を挿入前に形成することが必要である。したがって、本明細書においては、「筒状成形体」および「筒状発泡体」は、いずれも、中空でない円柱状のものも含むものとする。
【００１３】
請求項２に記載のスポンジローラの製造方法は、請求項１に記載するところにおいて、筒状発泡体の加硫に先立って、押出機より、未加硫の筒状成形体を、真下に向けて冷却液中に押し出し、押し出された筒状成形体を、下向き姿勢を保持したままこの冷却液中で前記長さに裁断し、次いで、裁断された筒状成形体を、所定時間、冷却液中でその姿勢を保持させて冷却するものである。
【００１４】
このスポンジローラの製造方法によれば、押出機より押し出された筒状成形体は押出直後に、真下に向いた姿勢を保持したまま冷却容量の大きい冷却液中で冷却されるので、押出直後の発泡反応を抑制し、また、スポットクーラー等冷気を吹き付けて空気中で冷却するのに対比して均一にしかも効率的に冷却することができ、このことにより、冷却後の形状や物性を均一なものとすることができ、たとえば、スポットクーラーでこれを冷却した場合には、筒状成形体が長手方向に反ってしまうことが避けられないところ、本発明による液中での冷却により反りのない筒状成形体を形成することができる。
【００１５】
また、冷却液中で筒状成形体を切断するので、安定した裁断長さを得ることができ、この段階での裁断だけで所定長さの筒状発泡体を形成し加硫後の再裁断の工程を不要にすることができる。
【００１６】
請求項３に記載のスポンジローラの製造方法は、請求項１もしくは２に記載するところにおいて、冷却後、筒状成形体をその姿勢のまま冷却液中から温水中に移載して筒状成形体を加硫するものである。
【００１７】
このスポンジローラの製造方法によれば、冷却後、筒状成形体をその姿勢のまま冷却液中から温水中に移載するので、この間の筒状成形体の変形を抑制することができる。
【００１８】
請求項４に記載のスポンジローラの製造方法は、請求項１もしくは２に記載するところにおいて、冷却後、筒状成形体を囲繞する冷却液を加熱して筒状成形体を加硫するものである。
【００１９】
このスポンジローラの製造方法によれば、冷却された筒状成形体を冷却槽から加硫缶に移載することがないので、移載の工程を省略して生産性を上げることができ、また、これを製造する設備もコンパクトにすることができる。
【００２０】
請求項５に記載のスポンジローラの製造方法は、請求項２〜４のいずれかに記載するところにおいて、筒状成形体を前記下向き姿勢で保持するに際し、加硫直後の筒状発泡体の外径よりわずかに大きな内径をもつ通液性の底壁付筒状容器に筒状成形体を挿入し、この底壁付筒状容器の底壁を下側にして垂直に保持するものである。
【００２１】
このスポンジローラの製造方法によれば、上記のような底壁付筒状容器に筒状成形体を入れて冷却するので、冷却後の筒状成形体の形状ならびに物性を一定で均一なものに保持することができる。さらに、底壁付筒状容器を、例えば、かごやパンチングメタル等の通液性のもので構成するので、対流により、冷却液を直接筒状成形体の表面に当てて、筒状成形体を効果的に冷却することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図１ないし図５に基づいて説明する。図１（ａ）は本発明の製造方法にて形成されるスポンジローラを示す斜視図であり、図１（ｂ）は、その筒状発泡体を示す断面図である。スポンジローラＲは、芯金Ｃと、芯金Ｃの外周上に接着される円筒状の筒状発泡体Ｂよりなる。このスポンジローラＲは、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られるものであり、高い寸法精度とセルの均一さが要求されるものである。
【００２３】
ここで、筒状発泡体Ｂを形成するに際し、通常は、筒状の成型体を加硫発泡させるが、円柱状の成型体を加硫発泡させたあと、芯金Ｃに対応する中心部分をくり抜くこともでき、以下の説明は、筒状の成型体を加硫発泡させる通常の方法の場合について行う。
【００２４】
図２は、筒状発泡体Ｂを加硫発泡させる方法を示す、加硫缶の部分断面図である。加硫缶２は本体部３、蓋４、ロック装置５およびワーク支持部７を具え、図示しない温水生成装置からの温水を供給循環するための温水配管６が接続される。
【００２５】
この加硫缶２を用いて未加硫の筒状成形体ＢＵを加硫発泡させる方法を以下に説明する。複数の筒状成形体ＢＵをそれぞれ底壁付筒状容器１に収納し、これらの筒状容器１を、それぞれ容器コンテナ板８の固定用凹部に差込んで容器コンテナ板８に固定する。次いで、加硫缶２の蓋を開けた状態で、筒状成形体ＢＵを保持した容器コンテナ板８を加硫缶２の中に移載しこれをワーク支持部７に支持されるよう配置して固定する。そして、蓋４を閉じてロック装置５で蓋４を本体部３にロックし、温水ＨＷを温水配管６から流入させ、加硫缶内を充満させ圧力を加えると、筒状成形体ＢＵは加硫発泡反応を開始する。この間、温水ＨＷの温度、圧力は適宜独立に選択することができ、また、温水ＨＷを循環させることにより温度を所定の範囲に均一に保持することもできる。
【００２６】
ここで用いる底壁付筒状容器１としては、図３に示すものを用いることができる。図３（ａ）は、金属板に所定間隔で所定の径の孔が配列された筒壁１Ａｙを有する容器１Ａを示す斜視図であり、図３（ｂ）は、金属網を用いて構成された筒壁１Ｂｙを有する容器１Ｂであり、いずれも、筒の上端は開放され、下端には底壁１Ａｘ、１Ｂｘが設けられ、また、筒壁１Ａｙ、１Ｂｙの内径は、加硫直後の筒状発泡体Ｂの外径よりわずかに大きい寸法に形成され、これらを、底壁１Ａｘ、１Ｂｘを下にした姿勢で保持することにより、筒状成形体ＢＵを収納すしてこれを確実に保持することができ、しかも、筒状成形体ＢＵを上端から容易に出し入れすることができる。
【００２７】
また、筒壁１Ａｙ、１Ｂｙの孔を通して液は容易に筒内外を通過することができ、このことにより、液をいつも筒状成形体ＢＵの表面にあてて、筒状成形体ＢＵを効率よく加熱もしくは冷却することができる。
【００２８】
次に、筒状成形体ＢＵを形成する方法について説明する。図４は、筒状成形体形成装置１０を示す略線平面図であり、図５は、図４の矢視Ｖ−Ｖに対応する側面図である。筒状成形体形成装置１０は、筒状成形体ＢＵを押し出す押出機２１、押し出された筒状成形体ＢＵを所定長さに裁断する定長裁断機２２、この筒状成形体ＢＵを冷却する冷却水ＣＷを貯蔵する冷却水槽１１、および、冷却水槽１１の内に設けられ筒状成形体ＢＵを収納した容器１を搬送する搬送装置１２を具える。
【００２９】
定長裁断機２２は、押し出された筒状成形体ＢＵを半径方向外側からガイドするリング２４Ａ、２４Ｂと、これらのリング２４Ａおよび２４Ｂの間の隙間をリング端面に沿って高速に移動して筒状成形体ＢＵを裁断するカッタ２３とを具える。
【００３０】
搬送装置１２は、搬送リンク１３Ａと連結リンク１３Ｂとが交互にピンで連結された無端状の搬送チェーン１３、この搬送チェーン１３を所定のサイクルタイムでピッチ送りするチェーン駆動部１４、搬送チェーン１３を支持するレール１６およびチェーン１３の走行軌道を案内するガイド１５を具える。これらの搬送リンク１３Ａには容器１を保持する固定用凹部１３ｄが設けられ、隣接する固定用凹部１３ｄ同士の間隔は前記ピッチ送りのピッチとなる。
【００３１】
また、搬送装置１２は、押出機２１および定長裁断機２２に対応する位置で筒状成形体ＢＵが形成される成形ステーションＦ、冷却水中でチェーン１３により矢印Ｆの向きに搬送されてきた筒状成形体ＢＵを容器１ごと取り出す取り出しステーションＰ、および、空の容器１をリンク１３Ａもしくは１３Ｂの固定用凹部１３ｄにセットする投入ステーションＬを具える。
【００３２】
次に、このような筒状成形体形成装置１０を用いて筒状成形体を形成する方法を説明する。まず水槽１１には冷却水を充満させておく。このとき、冷却水のレベルは、水槽の上部に位置する定長裁断機２２のカッタ２３が水中に没するよう設定する。筒状成形体ＢＵを、押出機２１から下向きに冷却水ＣＷ中に連続的に押し出し、押出機２１の直下で待機中の容器１に先端を挿入する。押出の進行に伴って、先端は容器の奥に進むが、この状態で筒状成形体ＢＵを長さがＬとなるよう定長裁断機２２で裁断する。ここでの裁断長さＬは、裁断直後の筒状成形体ＢＵがその後の工程で伸長短縮の変形を経て製品スポンジローラＲの筒状発泡体Ｂとなったとき、所定の製品長さとなるよう設定される。
【００３３】
所定長さＬに裁断された筒状成形体ＢＵは落下して容器１に収納される。そして、容器１に収納された筒状成形体ＢＵを、前述の説明にしたがって所定サイクルタイムでピッチ送りしながら冷却しステーションＰで容器ごと水槽１１から引き上げ、これらを容器ごと加硫工程に搬送したあと、前述の説明にしたがって加硫発泡する。
【００３４】
ここで、冷却水の水温は、押し出された筒状成形体ＢＵの余熱による加硫発泡反応を抑制するとともに寸法を安定させるに十分な低温であればよく、むやみに温度を低く設定すると、加硫する際に多大の熱と時間を要し効率を阻害する。
【００３５】
また、容器１は、図３を参照して説明したとおり、その内径を筒状成形体ＢＵよりわずか大きい寸法とすることにより確実に筒状成形体ＢＵを保持することができ、また、筒壁を通水性の構造とすることにより冷却水を筒状成形体ＢＵに当てて冷却効率を高めることができる。
【００３６】
以上の実施形態においては、水槽１１と加硫缶２とを別個に設けたが、これらを兼用させてもよく、例えば、水槽を耐圧容器で構成し、押し出された筒状成形体ＢＵを所定本数分、水槽内に滞留させたあと、押出機２１および定長裁断機２２を水槽から退出させ、水槽の蓋を閉じたあと水槽内の水を充満させ所定の圧力を加えるとともにこれを所定の温度に加熱循環させ、この状態を所定時間保つことにより、筒状成形体ＢＵを加硫発泡することができる。この方法は、装置をコンパクトなものとすることができるので、スペースの制約がある場合には有利なものとなる。
【００３７】
【発明の効果】
以上述べたところから明らかなように、本発明によれば、押出機２１より連続して押し出された未加硫の筒状成形体ＢＵを、製品スポンジローラＲにおける筒状発泡体Ｂ部分の長さに相当する長さに裁断したあと、未加硫の筒状成形体ＢＵを筒状のまま温水ＨＷ中で加硫発泡させて筒状発泡体Ｂに形成するので、高品質のスポンジゴムローラＲを確実に安価に製造することができ、しかも、加硫缶２内で筒状成形体ＢＵを支持するためのマンドレル治具を筒状成形体に対して着脱するための工程を廃止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スポンジローラおよび筒状発泡体を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る筒状発泡体を加硫発泡させる方法を示す、加硫缶の部分断面図である。
【図３】底壁付筒状容器を示す斜視図である。
【図４】筒状成形体形成装置を示す略線平面図である。
【図５】図４の矢視Ｖ−Ｖに対応する側面図である。
【符号の説明】
１、１Ａ、１Ｂ 底壁付筒状容器
１Ａｙ、１Ｂｙ 筒壁
１Ａｘ、１Ｂｘ 底壁
２ 加硫缶
３ 本体部
４ 蓋
５ ロック装置
６ 温水配管
７ ワーク支持部
８ 容器コンテナ板
１０ 筒状成形体形成装置
１１ 冷却水槽
１２ 搬送装置
１３ 搬送チェーン
１３Ａ 搬送リンク
１３Ｂ 連結リンク
１３ｄ 固定用凹部
１４ チェーン駆動部
１５ ガイド
１６ レール
２１ 押出機
２２ 定長裁断機
２３ カッタ
２４Ａ、２４Ｂ リング
Ｒ スポンジローラ
Ｂ 筒状発泡体
Ｃ 芯金
ＢＵ 筒状成形体
Ｆ 成形ステーション
Ｐ 取り出しステーション
Ｌ 投入ステーション
ＣＷ 冷却水
ＨＷ 温水

Claims (5)

1. 加硫発泡された筒状発泡体に芯金を挿入してスポンジローラを製造するスポンジローラの製造方法において、
   押出機より連続して押し出された未加硫の筒状成形体を、製品スポンジローラにおける筒状発泡体部分の長さに相当する長さに裁断したあと、未加硫の筒状成形体を筒状のまま単独で温水中で加硫発泡させて筒状発泡体に形成するスポンジローラの製造方法。
2. 筒状発泡体の加硫に先立って、押出機より、未加硫の筒状成形体を、真下に向けて冷却液中に押し出し、押し出された筒状成形体を、下向き姿勢を保持したままこの冷却液中で前記長さに裁断し、次いで、裁断された筒状成形体を、所定時間、冷却液中でその姿勢を保持させて冷却する請求項１に記載のスポンジローラの製造方法。
3. 冷却後、筒状成形体をその姿勢のまま冷却液中から温水中に移載して筒状成形体を加硫する請求項１もしくは２に記載のスポンジローラの製造方法。
4. 冷却後、筒状成形体を囲繞する冷却液を加熱して筒状成形体を加硫する請求項１もしくは２に記載のスポンジローラの製造方法。
5. 筒状成形体を前記下向き姿勢で保持するに際し、加硫直後の筒状発泡体の外径よりわずかに大きな内径をもつ通液性の底壁付筒状容器に筒状成形体を挿入し、この底壁付筒状容器の底壁を下側にして垂直に保持する請求項２〜４のいずれかに記載のスポンジローラの製造法。

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