JP5158738B2

JP5158738B2 - 発泡ゴムロール及び発泡ゴムロールの製造方法

Info

Publication number: JP5158738B2
Application number: JP2005286590A
Authority: JP
Inventors: 啓小倉
Original assignee: Synztec Co Ltd
Current assignee: Synztec Co Ltd
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2025-09-30
Also published as: JP2007090820A

Description

本発明は、電子写真式複写機及びプリンタ、またはトナージェット式複写機及びプリンタなどの画像形成装置等に用いられる発泡ゴムロール及び発泡ゴムロールの製造方法に関する。

従来、電子写真式複写機及びプリンタ、またはトナージェット式複写機及びプリンタなどの画像形成装置等に発泡ゴムロールが用いられている。このような発泡ゴムロールの製造では、熱分解型の化学発泡剤が一般的に使用される。化学発泡剤を使用する場合に重要なのは加硫速度と化学発泡剤の分解速度のバランスであり、加硫が発泡よりも先行すると粘度が上昇しすぎる為に充分に発泡しない。また、加硫が発泡よりも先行すると粘度が低くなり過ぎるために気泡が保持されずガスが外へ逃げてしまい充分に発泡しない。

そこで、高発泡体を得るために、加硫が２０〜６０％程度進行した時に発泡剤の分解ピークを持ってくる方法がある。しかしながら、この方法では、発泡剤が分解してガスを発生する際に加硫がある程度進行しているために気泡が保持されて独立発泡体になりやすく、加硫発泡後の熱収縮などで寸法安定性に問題が出る可能性がある。そこで、寸法安定性を良くするために連続気泡の発泡体が望まれるが、気泡が連結した通気性のいい構造であるために、ガスが外へ放出されやすくなるので高発泡体を得ることが難しいという問題があった。

このような状況の下、加硫速度よりも発泡速度が速くなるように調整された発泡体（例えば特許文献１〜３参照）が提案されている。しかしながら、何れにも独立気泡か連続気泡かの選択については言及がなかった。

特開２００２−２５０３３６号公報特開２００４−２６２１１０号公報特開２００４−６９９８０号公報

本発明はこのような事情に鑑み、連続気泡で且つ高発泡な発泡ゴムロール及び発泡ゴムロールの製造方法を提供することを課題とする。

本発明の第１の態様は、少なくとも発泡剤、加硫剤、加硫促進剤を添加したゴム組成物を加硫発泡させて、連続気泡率が５０％以上であり且つ発泡倍率が３〜６倍である発泡ゴムロールを成形する発泡ゴムロールの製造方法であって、前記ゴム組成物を、発泡進行度が５０％の時刻（ｔ１）における加硫進行度が５％以下であり、且つ発泡進行度が８０％の時刻（ｔ２）と加硫進行度が８０％の時刻（ｔ３）との差である（ｔ３−ｔ２）が２．５分以下となる条件で加硫発泡させることを特徴とする発泡ゴムロールの製造方法にある。
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記ゴム組成物のムーニー粘度ＭＬ₁₊₄（１００℃）が５〜４０であることを特徴とする発泡ゴムロールの製造方法にある。
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記発泡剤がアゾジカルボンアミドを主成分とすることを特徴とする発泡ゴムロールの製造方法にある。
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記加硫促進剤が、少なくともチウラム系加硫促進剤を含むことを特徴とする発泡ゴムロールの製造方法にある。
本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様に記載の発泡ゴムロールの製造方法により製造されたことを特徴とする発泡ゴムロールにある。

図１は、ゴム組成物の発泡進行度及び加硫進行度の関係を示す図である。横軸が時間、発泡曲線の縦軸が圧力（ＭＰａ）、加硫曲線の縦軸がトルク（ｄＮ・ｍ）である。

本発明の発泡ゴムロールは、発泡剤、加硫剤、及び加硫促進剤などの種類や配合比率、加硫発泡温度などを調整することにより、加硫の進行の初期段階に発泡が十分に進行しているように設計されている。つまり、加硫の進行よりも、発泡の進行が早く進むように設計されている。

なお、実際に発泡ゴムロールを製造する際のゴム組成物の発泡進行度及び加硫進行度は、製造条件をシュミレーションすることにより確認でき、例えばロータレス・レオメーターＲＬＲ−３（株式会社東洋精機製作所製）に発泡圧測定装置を装備した加硫発泡測定機を用い、発泡ゴムロールを製造する際と同一配合、同一温度でゴム組成物の発泡進行度及び加硫進行度を同時に測定すればよい。

本発明にかかる発泡進行度とは、ＪＩＳＫ６３００−２に準拠して求めたものであるが、図１に示すように、圧力の最小値Ｐ_Ｌと最大値Ｐ_Ｈとの差Ｐ_Ｅを１００としたときの各時間における発泡圧力の割合であり、また、本発明にかかる加硫進行度とは、ＪＩＳＫ６３００−２に準拠して求めたものであるが、トルクの最小値Ｍ_Ｌと最大値Ｍ_Ｈとの差Ｍ_Ｅを１００としたときの各時間におけるトルクの割合である。なお、圧力の最小値Ｐ_Ｌ及びトルクの最小値Ｍ_Ｌは、圧力又はトルクが減少する初期段階における最小値であり、また、圧力の最大値Ｐ_Ｈ及びトルクの最大値Ｍ_Ｈは、全体における最大値である。ただし、発泡曲線及び加硫曲線には、縦軸の最大値が平坦なもの、極大値を持つもの、及び上昇し続けるものがあり、図１に示すように、上昇し続けて最大値が実測できない場合には、所定の測定時間内における最大値を最大値Ｍ_Ｈとする。

本発明にかかる発泡ゴムロールは、ゴム組成物を、発泡進行度が５０％の時刻（ｔ１）における加硫進行度が５％以下であり、且つ発泡進行度８０％の時刻（ｔ２）と加硫進行度が８０％の時刻（ｔ３）との差である（ｔ３−ｔ２）が２．５分以下となる条件で加硫発泡させたものである。この構成により、連続気泡で且つ高発泡な発泡ゴムロールとなる。発泡進行度が５０％の時刻（ｔ１）における加硫進行度が５％より大きくなると、連続気泡ではなく独立気泡の発泡体となってしまい、また、（ｔ３−ｔ２）が２．５分より大きくなると、高発泡体が得られなくなるからである。

また、発泡進行度が８０％の時刻（ｔ２）は１０分以下であるのが好ましく、特に５分以下が好ましい。発泡剤の分解時間が長くなりすぎると加硫阻害が起き、大きく加硫遅延を起すからである。

本発明にかかる発泡組成物は、連続気泡率が５０％以上となるのが好ましい。連続気泡率を５０％以上とすることで、弾性力のある発泡ゴムロールとなる。連続気泡率は、全体の気泡の中の連続気泡の割合であり、以下の式より求められる。

また、本発明では、ムーニー粘度がＭＬ₁₊₄（１００℃）で５〜４０のゴム組成物を用いるのが好ましい。ムーニー粘度が５より小さいと粘度が低すぎる為に熱風炉などで加硫発泡した際にゴムがダレてしまい成型体が不均一になり、４０より大きいと粘度が高くなるために気泡が十分な大きさに成長しないため高発泡体を得ることが難しくなるからである。

本発明にかかる発泡組成物を得るためのゴム組成物は、上述した条件で加硫発泡するように未加硫ゴム材料に発泡剤、発泡助剤、加硫剤、加硫促進剤、充填剤等を必要に応じて混合したものである。

ゴム部材は、特に限定されず、例えば、天然ゴム、スチレン・ブタジエン・スチレンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレン・プロピレンゴム、エチレン・プロピレン・ジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、水素化ニトリルゴム等が挙げられる。

発泡剤としては、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、ｐ，ｐ′−オキシ（ベンゼンスルホニルヒドラジド）（ＯＢＳＨ）、Ｎ，Ｎ′−ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）、ヒドラゾジカルボンアミド、バリウムアゾジカルボンキシレート、炭酸水素ナトリウム、アゾビスイソブチロニトリル等の発泡剤が挙げられ、特に、ＡＤＣＡ発泡剤、又はＡＤＣＡ発泡剤と他の発泡剤との併用が好ましい。ＡＤＣＡ発泡剤を用いる場合は、ゴム組成物が１３０℃以上で加硫発泡されることが好ましく、さらに言えば１５０〜２００℃の範囲で加硫発泡されることがより好ましい。温度が低すぎると加硫発泡時間が長くなり、温度が高すぎると比較的低分解の可塑剤を使用した場合に可塑剤が揮発し、ゴム物性に影響が出る可能性があるからである。

発泡剤の添加量は、ゴム成分１００重量部に対して、１〜１２重量部であるのが好ましく、さらに好ましくは３〜８重量部である。発泡剤の添加量が上述した範囲より少ないとガス圧が少なすぎるために膨らまず、添加部数が多すぎると加硫発泡のゴム弾性が悪くなるからである。なお、発泡助剤は一般的に使用されるものを用いればよく、例えば尿素を挙げることができる。

また、加硫剤としては、硫黄、過酸化物、樹脂架橋剤、無機加硫剤等が挙げられ、加硫促進剤としては、グアニジン系、アルデヒド−アミン系、アルデヒド−アンモニア系、チアゾール系、スルフェンアミド系、チオ尿素系、チラウム系、ジチオカルバミン酸塩系、キサントゲン酸塩系などの有機系加硫促進剤、酸化亜鉛などの無機加硫促進剤等が挙げられる。なお、硫黄加硫を行う場合は、チウラム系加硫促進剤、又はチウラム系加硫促進剤と他の加硫促進剤の併用が好ましく、前述した加硫促進剤を用いることで、比較的弾力性のある発泡体が得られる。

一方、充填剤としては、カーボンブラック、ホワイトカーボン、炭酸カルシウム、ハイスチレン樹脂、クレー、タルク、けい酸マグネシウム、ウォラストナイト、ゼイライト、チタン酸カリウム、けい藻土、けい砂、軽石粉、アルミホワイト、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、二硫化モリブテン、エポナイト、シリコーン樹脂粉末等が挙げられる。

また、発泡倍率は、ゴムの種類や配合によって異なるが、本発明にかかる条件で加硫発泡させることで、８倍程度にまですることが可能である。但し、搬送ロール等に用いる発泡ゴムロールの場合、３〜６倍の発泡倍率が好ましい。発泡倍率が高くなりすぎるとセル径が肥大化するために、ロール表面が粗悪になるからである。

本発明の発泡ゴムロールの製造方法は、ゴム組成物を、発泡進行度が５０％の時刻（ｔ１）における加硫進行度が５％以下であり、且つ発泡進行度が８０％の時刻（ｔ２）と加硫進行度が８０％の時刻（ｔ３）との差である（ｔ３−ｔ２）が２．５分以下となる条件で加硫発泡させればよい。

本発明の発泡ゴムロールの製造方法において、加硫発泡させる装置は特に限定されないが、例えば電気炉によって加硫発泡を行うフリー発泡を採用することができ、このようなフリー発泡においても、高発泡な連続気泡の発泡ゴムロールを製造することができる。勿論、蒸気加硫缶を用いた加圧発泡や金型発泡で加硫発泡してもよい。

以上説明したように、本発明では、ゴム組成物を、発泡進行度が５０％の時刻（ｔ１）における加硫進行度が５％以下であり、且つ発泡進行度が８０％の時刻（ｔ２）と加硫進行度が８０％の時刻（ｔ３）との差である（ｔ３−ｔ２）が２．５分以下となる条件で加硫発泡させることで、連続気泡で且つ高発泡な発泡ゴムロールを提供することができる。

以下、本発明を実施例に基づいて説明するがこれらの実施例は本発明の範囲を何ら限定するものではない。

（実施例１）
アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）１００重量部、酸化亜鉛５重量部、ステアリン酸１重量部、老化防止剤１重量部、充填剤２５重量部、オイル４０重量部、チウラム系加硫促進剤２重量部、硫黄１重量部、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）７重量部、発泡助剤７重量部を１０インチロールにて混練りし、ゴム組成物を得た。次にクロスヘット押出し機でφ６ｍｍの芯金を用いてこのゴム組成物の押出しを行い、内径φ６ｍｍ、外径φ１２ｍｍのロール形状物を成形した。成形後、１５０℃の電気炉にロール形状物を投入して４０分間加硫発泡を行い、発泡ゴムロールを得た。

（実施例２）
チウラム系加硫促進剤を０．５重量部とし、さらにスルフェンアミド系加硫促進剤を１重量部、チアゾール系加硫促進剤を１．５重量部、ジチオカルバミン酸塩系加硫促進剤を０．５重量部用いた以外は、実施例１と同様に発泡ゴムロールを得た。

（実施例３）
チウラム系加硫促進剤を１重量部とし、さらにスルフェンアミド系加硫促進剤を１重量部、チアゾール系加硫促進剤を１重量部用いた以外は、実施例１と同様に発泡ゴムロールを得た。

（実施例４）
発泡助剤を５重量部とした以外は、実施例１と同様に発泡ゴムロールを得た。

（実施例５）
発泡助剤を３重量部とした以外は、実施例１と同様に発泡ゴムロールを得た。

（比較例１）
チウラム系加硫促進剤を１重量部とし、さらにスルフェンアミド系加硫促進剤を１重量部用い、硫黄を０．５重量部にした以外は実施例１と同様に発泡ゴムロールを得た。

（比較例２）
チウラム系加硫促進剤を用いずに、代わりにスルフェンアミド系加硫促進剤２重量部、チアゾール系加硫促進剤１重量部用いた以外は実施例１と同様に発泡ゴムロールを得た。

（比較例３）
チウラム系加硫促進剤を０．３重量部とし、さらにスルフェンアミド系加硫促進剤１重量部を用いた以外は実施例１と同様に発泡ゴムロールを得た。

（比較例４）
チウラム系加硫促進剤を用いずに、代わりにスルフェンアミド系加硫促進剤１重量部、チアゾール加硫促進剤２重量部用いた以外は実施例１と同様に発泡ゴムロールを得た。

（比較例５）
チウラム系加硫促進剤を０．５重量部とした以外は実施例１と同様に発泡ゴムロールを得た。

（比較例６）
チウラム系加硫促進剤を０．５重量部とし、さらにチアゾール系加硫促進剤１重量部、ジチオカルバミン酸塩系加硫促進剤を１．５重量部用いた以外は実施例１と同様に発泡ゴムロールを得た。

（比較例７）
チウラム系加硫促進剤を１重量部とし、さらにチアゾール系加硫促進剤２重量部、ジチオカルバミン酸塩系加硫促進剤１重量部用いた以外は実施例１と同様に発泡ゴムロールを得た。

（試験例１）
各実施例及び各比較例において、１５０℃の電気炉でロール形状物を加硫発泡する際に、試験機を用いて加硫発泡開始から２５分間の発泡進行度及び加硫進行度の同時測定を行った。なお、試験機は、ロータレス・レオメーターＲＬＲ−３（株式会社東洋精機製作所製）に発泡圧測定装置を装備した加硫発泡測定機である。発泡進行度及び加硫進行度は、ＪＩＳＫ６３００−２に準拠して求めた。

（試験例２）
各実施例及び各比較例で成形した発泡ゴムロールのムーニー粘度（１００℃）ＭＬ₁₊₄、連続気泡率及び発泡倍率を求めた。

ムーニー粘度（１００℃）ＭＬ₁₊₄は、ムーニービスコメーターＳＭＶ−２０２（島津製作所製）を使用して測定した。

連続気泡率は、上述した式より求めた。また、発泡倍率は、発泡倍率＝（材料比重／発泡後の比重）より求めた。

試験例１及び２の結果を表１及び表２に示す。

（結果のまとめ）
実施例１〜５の発泡ゴムロールは、発泡進行度が５０％の時刻（ｔ１）における加硫進行度が５％以下であり、且つ加硫進行度が８０％の時刻（ｔ２）と発泡進行度が８０％の時刻（ｔ３）との差である（ｔ３−ｔ２）が２．５分以下となる条件で加硫発泡して得たものであり、いずれも発泡倍率が４．１倍以上と高発泡であった。さらに、連続気泡率も７０％以上と高かった。これに対し、比較例１〜５は、（ｔ３−ｔ２）の値が２．５よりも大きく、発泡倍率がいずれも低かった。比較例６及び比較例７は、発泡進行度５０％の加硫進行度が８％と大きかったために、いずれも連続気泡率は１０%以下であった。また、特に加硫が速いために気泡が保持され、独立気泡体となっていることがわかった。

以上より、発泡進行度が５０％の時刻（ｔ１）における加硫進行度が５％以下であり、且つ加硫進行度が８０％の時刻（ｔ２）と発泡進行度が８０％の時刻（ｔ３）との差である（ｔ３−ｔ２）が２．５分以下となる条件で加硫発泡させた発泡ゴムロールは、発泡倍率が高く、連続気泡率が高い発泡ゴムロールとなることがわかった。

発泡進行度及び加硫進行度の関係を示す図である。

Claims

少なくとも発泡剤、加硫剤、加硫促進剤を添加したゴム組成物を加硫発泡させて、連続気泡率が５０％以上であり且つ発泡倍率が３〜６倍である発泡ゴムロールを成形する発泡ゴムロールの製造方法であって、前記ゴム組成物を、発泡進行度が５０％の時刻（ｔ１）における加硫進行度が５％以下であり、且つ発泡進行度が８０％の時刻（ｔ２）と加硫進行度が８０％の時刻（ｔ３）との差である（ｔ３−ｔ２）が２．５分以下となる条件で加硫発泡させることを特徴とする発泡ゴムロールの製造方法。
請求項１において、前記ゴム組成物のムーニー粘度ＭＬ₁₊₄（１００℃）が５〜４０であることを特徴とする発泡ゴムロールの製造方法。
請求項１又は２において、前記発泡剤がアゾジカルボンアミドを主成分とすることを特徴とする発泡ゴムロールの製造方法。
請求項１〜３の何れかにおいて、前記加硫促進剤が、少なくともチウラム系加硫促進剤を含むことを特徴とする発泡ゴムロールの製造方法。
請求項１〜４の何れかに記載の発泡ゴムロールの製造方法により製造されたことを特徴とする発泡ゴムロール。