JP6868189B2 - 紙送りローラ - Google Patents
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Description
特にゴム成形品のうち、例えば電子写真法を利用したレーザープリンタ等の画像形成装置や、あるいはインクジェットプリンタ、現金自動預け払い装置(ATM)等に組み込んで使用される紙送りローラは、擦れ跡による紙の汚れを防止するために黒色であることを嫌う傾向がある。
そこでカーボンブラックに代えて、あるいは少量のカーボンブラックとともに、例えばクレー、酸化亜鉛、酸化チタン等の白色系充填剤を配合することが検討されている。
ところがゴムとしてEPDM、架橋剤として過酸化物架橋剤を用いた系に、補強剤として特にクレーを配合すると、上記過酸化物架橋剤によるEPDMの架橋が当該クレーによって阻害されて全く架橋できなくなったり、架橋が不十分になって却って耐ひずみ特性等が低下したりする場合がある。
また本発明は、EPDMを含むゴム、過酸化物架橋剤、白色系充填剤、および前記ゴム100質量部あたり0.1質量部以上、5質量部以下の、第四級アンモニウムイオンの塩素塩、臭素塩、およびヨウ素塩からなる群より選ばれた少なくとも1種の第四級アンモニウム塩を含み、かつカーボンブラックを除く、または前記カーボンブラックを、前記ゴム100質量部あたり3質量部以下の割合で含むとともに、前記白色系充填剤は、前記ゴム100質量部あたり5質量部以上、15質量部以下の酸化亜鉛を含むゴム組成物からなる紙送りローラである。
さらに本発明は、EPDMを含むゴム、過酸化物架橋剤、白色系充填剤、および前記ゴム100質量部あたり0.1質量部以上、5質量部以下の、第四級アンモニウムイオンの塩素塩、臭素塩、およびヨウ素塩からなる群より選ばれた少なくとも1種の第四級アンモニウム塩を含み、かつカーボンブラックを除く、または前記カーボンブラックを、前記ゴム100質量部あたり3質量部以下の割合で含むとともに、前記白色系充填剤は、前記ゴム100質量部あたり10質量部以上、20質量部以下の酸化チタンを含むゴム組成物からなる紙送りローラである。
・ 10質量部以上、25質量部以下のクレー、
・ 5質量部以上、15質量部以下の酸化亜鉛、または
・ 10質量部以上、20質量部以下の酸化チタン
を含むゴム組成物からなることを特徴とする。
本発明によれば、上記のようにEPDMを含むゴム、過酸化物架橋剤、および上記特定の所定量の白色系充填剤を含む系に、さらに、第四級アンモニウムイオンの塩素塩、臭素塩、およびヨウ素塩からなる群より選ばれた少なくとも1種の第四級アンモニウム塩を上記所定の割合で配合することにより、後述する実施例、比較例の結果からも明らかなように、例えば白色系充填剤がクレーである場合は、EPDMの架橋が当該クレーによって阻害されるのを防止して、耐ひずみ特性等に優れた良好な紙送りローラを形成できる。
なお特許文献1には、ゴムと過酸化物架橋剤を含む系に、さらに第四級アンモニウム塩を配合することが記載されている。しかし第四級アンモニウム塩は導電性付与剤として配合されており(段落[0015])、補強剤はあくまでもカーボンブラックであって(段落[0031])、ゴム成形品は黒色を呈する。
〈EPDM〉
EPDMとしては、エチレンとプロピレンに少量の第3成分(ジエン分)を加えることで主鎖中に二重結合を導入した種々のEPDMがいずれも使用可能である。
またEPDMとしては、伸展油を加えて柔軟性を調整した油展タイプのものと加えない非油展タイプのものとがあるが、本発明ではいずれのタイプのEPDMを用いてもよい。
〈他のゴム〉
ゴムとしてはEPDMを単独(2種以上のEPDMを併用する場合を含む。)で使用するのが、紙送りローラの耐オゾン性等を向上する効果の点、ならびに構成を簡略化してコストダウンを図る点で好ましい。
かかる他のゴムとしては、例えば天然ゴム、イソプレンゴム(IR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)等の1種または2種以上が挙げられる。またSBRとしては、伸展油を加えて柔軟性を調整した油展タイプのものと加えない非油展タイプのものとがあるが、このいずれも使用可能である。
他のゴムを併用する場合、その配合割合は、ゴムの総量100質量部中の40質量部以下、特に35質量部以下であるのが好ましい。
他のゴムの配合割合がこの範囲を超える場合には、相対的にEPDMの割合が少なくなって、当該EPDMを用いることによる、紙送りローラの耐オゾン性等を向上する効果が不十分になるおそれがある。
〈過酸化物架橋剤〉
過酸化物架橋剤としては、例えばベンゾイルパーオキサイド、1,1−ビス(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、1,4−ビス[(tert−ブチル)パーオキシイソプロピル]ベンゼン、ジ(tert−ブチルパーオキシ)ベンゾエート、tert−ブチルパーオキシベンゾエート、ジクミルパーオキサイド(DCP)、tert−ブチルクミルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(tert−ブチルパーオキシ)ヘキサン、ジtert−ブチルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(tert−ブチルパーオキシ)−3−ヘキセン等の1種または2種以上が挙げられる。
過酸化物架橋剤の配合割合がこの範囲未満では架橋が不十分になって、耐ひずみ特性等に優れた良好な紙送りローラを形成できないおそれがある。
一方、過酸化物架橋剤の配合割合が上記の範囲を超えてもそれ以上の効果が得られないだけでなく、加工中や成型中にスコーチが発生するおそれがある。
なおゴムとして、油展EPDMや油展SBR等の油展タイプのものを使用する場合、配合割合の基準となるゴムの総量は、油展タイプのゴム中に含まれる伸展油を除いた、固形分としてのゴム自体の総量とする。白色系充填剤以外の以下の各成分についても同様である。
白色系充填剤としては、EPDMを含むゴムの充填剤、補強剤として機能し、なおかつ基本的に白色ないしは淡色である種々の充填剤のうちクレー、酸化亜鉛、または酸化チタンが挙げられる。
クレーの配合割合は、ゴムの総量100質量部あたり10質量部以上、25質量部以下に限定される。
一方、クレーの配合割合が上記の範囲を超える場合には、第四級アンモニウム塩を併用しているにも拘らず、EPDMの架橋が阻害されて全く架橋できなくなったり架橋が不十分になったりする結果、却って紙送りローラの耐ひずみ特性や引張特性、耐摩耗性等が低下するおそれがある。
これに対し、クレーの配合割合を上記の範囲とすることにより、ゴム組成物の良好な加工性を維持し、なおかつEPDMの架橋が阻害されるのを抑制しながら、耐ひずみ特性、引張特性、耐摩耗性等に優れた紙送りローラを形成できる。
また酸化亜鉛および/または酸化チタンは、前述したようにそもそもEPDMの架橋を阻害しない上、第四級アンモニウム塩と併用することにより、紙送りローラの耐ひずみ特性を大きく向上できる。
酸化亜鉛の配合割合は、ゴムの総量100質量部あたり5質量部以上、15質量部以下に限定される。
一方、酸化亜鉛の配合割合が上記の範囲を超える場合には、相対的にゴムの割合が少なくなるため、ゴム組成物の加工性が低下したり、紙送りローラが硬くかつ脆くなって、却って引張特性等や耐摩耗性等が低下したりするおそれがある。
なお、かかる効果をより一層向上することを考慮すると、酸化亜鉛の配合割合は、上記の範囲でも8質量部以上であるのが好ましく、12質量部以下であるのが好ましい。
酸化チタンの配合割合は、ゴムの総量100質量部あたり10質量部以上、20質量部以下に限定される。
一方、酸化チタンの配合割合が上記の範囲を超える場合には、相対的にゴムの割合が少なくなるため、ゴム組成物の加工性が低下したり、紙送りローラが硬くかつ脆くなって、却って引張特性等や耐摩耗性等が低下したりするおそれがある。
なお、かかる効果をより一層向上することを考慮すると、酸化チタンの配合割合は、上記の範囲でも13質量部以上であるのが好ましく、17質量部以下であるのが好ましい。
第四級アンモニウム塩としては、先述した機能を有する、第四級アンモニウムイオンの塩素塩、臭素塩、およびヨウ素塩からなる群より選ばれた少なくとも1種を用いる。
かかる第四級アンモニウム塩としては、例えばモノアルキルトリメチルアンモニウム、ジアルキルジメチルアンモニウム、トリアルキルモノメチルアンモニウム、テトラアルキルアンモニウム、モノアルキルジメチルベンジルアンモニウム等の第四級アンモニウムイオンの塩素塩、臭素塩、またはヨウ素塩の1種または2種以上が挙げられる。
ゴム組成物を構成する各成分を所定の割合で配合し、オープンロールやニーダー等の混合器で混練して当該ゴム組成物を調製する際には、混練温度が第四級アンモニウム塩の融点以上とならず、当該第四級アンモニウム塩の塊が溶け残って分散不良を生じる場合がある。
これに対し、上述したように第四級アンモニウム塩を水やアルコール等に溶解した溶液として用いるとこうしたトラブルを防ぎ、第四級アンモニウム塩をゴム組成物中にできるだけ均一に分散させて、耐ひずみ特性等に優れた良好な紙送りローラを形成できる。
第四級アンモニウム塩の配合割合がこの範囲未満では、例えば白色系充填剤としてクレーを使用した場合、先に説明した、EPDMの架橋が阻害されるのを抑制する効果が不十分になって、当該EPDMを架橋できない場合や、架橋できたとしても架橋が不十分になって、紙送りローラの耐ひずみ特性等が大きく低下する場合、あるいは架橋時の加熱によって発泡する場合などを生じる。
そのため、いずれの場合にも耐ひずみ特性等に優れた良好な紙送りローラを形成できず、当該紙送りローラの引張永久ひずみや圧縮永久ひずみが大きくなって空転や圧接による変形等の不良を生じるおそれがある。
また、第四級アンモニウム塩の配合割合は、上記の範囲でも、ゴムの総量100質量部あたり5質量部以下である必要があり、特に2質量部以下であるのが好ましい。
第四級アンモニウム塩の配合割合がこの範囲を超えてもそれ以上の効果が得られないだけでなく、過剰の第四級アンモニウム塩が、例えば紙送りローラの外周面にブルームして紙送りの不良等を生じたりするおそれがある。
〈他の成分〉
ゴム組成物には、他の充填剤、補強剤としてカーボンブラックを配合してもよい。
カーボンブラックの配合割合は、前述したように白色等の淡色や黒以外の任意の色の紙送りローラを形成することを考慮すると、ゴムの総量100質量部あたり3質量部以下である必要があり、特に1質量部以下であるのが好ましい。
ゴム組成物には、さらに必要に応じて架橋助剤、老化防止剤、オイル、加工助剤、可塑剤、着色剤等を任意の割合で配合してもよい。
このうち架橋助剤としては、過酸化物架橋剤によるゴムの架橋を補助しうる種々の化合物がいずれも使用可能である。
架橋助剤の配合割合は、ゴムの総量100質量部に対して1質量部以上であるのが好ましく、10質量部以下であるのが好ましい。
オイル等の配合割合は、紙送りローラに求められる硬さ等に応じて適宜設定できる。
《紙送りローラ》
図1は、本発明の紙送りローラの、実施の形態の一例を示す斜視図である。
紙送りローラ1の中心には断面円形の通孔2が設けられており、かかる通孔2には円柱状のシャフト3が挿通されて固定されている。紙送りローラ1の、紙と接触する外周面4は通孔2、およびシャフト3と同心の筒状に形成されている。
つまり両者間の径差に基づく締め代により、当該両者間で一定の空転トルク(空転が生じない限界のトルク)が確保されている。
シャフト3は、例えば金属、セラミック、硬質樹脂等によって形成されている。
紙送りローラ1は、ゴム組成物を、例えば押出成形法等によって筒状に成形したのちプレス架橋法等によって架橋させたり、あるいはトランスファー成形法等によって筒状に成形するとともに架橋させたりして製造できる。
また外周面4が所定幅となるように紙送りローラ1の両端をカットしてもよい。
紙送りローラ1の外周面4は、任意のコート層で被覆してもよい。また紙送りローラ1は、外周面4側の外層と通孔2側の内層の2層構造に形成してもよい。その場合、少なくとも外層を前述したゴム組成物によって形成するのが好ましい。
また紙送りローラ1は多孔質構造としてもよい。しかし摩擦係数μの低下を生じにくい上、適度な硬さを有するとともに、引張永久ひずみを小さくして空転トルクの低下を抑制する効果や、圧縮永久ひずみを小さくして他のローラと1箇所で接触した状態が比較的長期に亘って続いても変形による凹みを生じにくくする効果、さらには耐摩耗性を向上する効果等に優れた紙送りローラ1を形成することを考慮すると、当該紙送りローラ1は実質的に非多孔質構造であることが好ましい。
かかる異形形状の紙送りローラ1を形成するには、先に説明した製造方法によって直接に異形形状の紙送りローラ1を成形するとともに架橋させてもよいし、筒状に形成した紙送りローラ1を後加工によって異形形状としてもよい。
(ゴム組成物の調製)
ゴムとしては非油展EPDM〔住友化学(株)製のエスプレン(登録商標)505A、エチレン含量50%、ジエン含量9.5%〕を用いた。
かかる非油展EPDM100質量部に、過酸化物架橋剤としてのジクミルパーオキサイド〔日油(株)製のパークミル(登録商標)D〕3質量部、白色系充填剤としてのハードクレー〔白石カルシウム(株)製のST−CROWN〕20質量部、カーボンブラック〔三菱化学(株)製のダイアブラック(登録商標)H〕0.2質量部、および第四級アンモニウム塩としてのテトラブチルアンモニウムブロマイドの50%水溶液〔ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ(株)製のTBAB−50A〕0.7質量部を配合し、3Lニーダー、およびオープンロールを用いて混練してゴム組成物を調製した。
〈比較例1〉
上記第四級アンモニウム塩の水溶液の配合割合を0.1質量部、水溶液中の有効成分(テトラブチルアンモニウムブロマイド)の配合割合を、ゴムの総量100質量部あたり0.05質量部としたこと以外は実施例1と同様にしてゴム組成物を調製した。
第四級アンモニウム塩の水溶液を配合しなかったこと以外は実施例1と同様にしてゴム組成物を調製した。
〈実施例2〉
ゴムとしては、非油展EPDM〔前出の住友化学(株)製のエスプレン505A〕70質量部、およびIR〔日本ゼオン(株)製のNipol(登録商標)IR2200〕30質量部を用いた。
〈実施例3〉
上記第四級アンモニウム塩の水溶液の配合割合を0.4質量部、水溶液中の有効成分(アルキルトリメチルアンモニウムクロライド)の配合割合を、ゴムの総量100質量部あたり0.112質量部としたこと以外は実施例2と同様にしてゴム組成物を調製した。
第四級アンモニウム塩の水溶液を配合しなかったこと以外は実施例2と同様にしてゴム組成物を調製した。
〈実施例4〉
ゴムとしては、非油展EPDM〔前出の住友化学(株)製のエスプレン505A〕90質量部、および油展EPDM〔住友化学(株)製のエスプレン670F、エチレン含量:66質量%、ジエン含量:4.0質量%、油展量:100phr〕20質量部を用いた。
〈実施例5〉
上記第四級アンモニウム塩の水溶液の配合割合を0.3質量部、水溶液中の有効成分(テトラブチルアンモニウムブロマイド)の配合割合を、ゴムの総量100質量部あたり0.15質量部としたこと以外は実施例4と同様にしてゴム組成物を調製した。
第四級アンモニウム塩の水溶液を配合しなかったこと以外は実施例4と同様にしてゴム組成物を調製した。
〈実施例6〉
ゴムとしては油展EPDM〔前出の住友化学(株)製のエスプレン670F、油展量:100phr〕140質量部、およびIR〔日本ゼオン(株)製のNipol(登録商標)IR2200〕30質量部を用いた。
第四級アンモニウム塩としてのベンジルトリメチルアンモニウムクロライドの50%水溶液〔ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ(株)製のBTMAC−50〕2質量部を配合し、3Lニーダー、およびオープンロールを用いて混練してゴム組成物を調製した。
〈実施例7〉
上記第四級アンモニウム塩の水溶液の配合割合を1質量部、水溶液中の有効成分(ベンジルトリメチルアンモニウムクロライド)の配合割合を、ゴムの総量100質量部あたり0.5質量部としたこと以外は実施例6と同様にしてゴム組成物を調製した。
第四級アンモニウム塩の水溶液を配合しなかったこと以外は実施例6と同様にしてゴム組成物を調製した。
〈架橋性、成形性の評価〉
実施例1〜7、比較例1〜5で調製したゴム組成物を170℃×20分間の条件でプレス架橋させたところ、実施例1〜7、比較例3〜5のゴム組成物は良好に架橋および成形できたため架橋性、成形性は良好(○)として以下の各試験を実施してその特性を評価した。
〈硬さ試験〉
実施例1〜7、比較例3〜5で調製したゴム組成物を170℃×20分間の条件でプレス架橋させて厚み2mmのシート状にし、それを3枚重ねて試験片とした。
〈引張試験〉
実施例1〜7、比較例3〜5で調製したゴム組成物を170℃×20分間の条件でプレス架橋させて厚み2mmのシート状にし、さらに打ち抜いて、日本工業規格JIS K6251:2010「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−引張特性の求め方」に規定されたダンベル状3号形の試験片を作製した。
〈圧縮永久ひずみ試験〉
実施例1〜7、比較例3〜5で調製したゴム組成物を170℃×20分間の条件でプレス架橋させて、日本工業規格JIS K6262:2013「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−常温,高温及び低温における圧縮永久ひずみの求め方」に規定された大形試験片を作製した。
〈引張永久ひずみ試験〉
実施例1〜7、比較例3〜5で調製したゴム組成物を170℃×20分間の条件でプレス架橋させて厚み2mmのシート状にし、さらに打ち抜いて、日本工業規格JIS K6
273:2006「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−引張永久ひずみ,伸び率及びクリープ率の求め方」に規定された短冊状試験片を作製した。
〈紙送りローラの作製〉
実施例1〜7、比較例3〜5で調製したゴム組成物を170℃×20分間の条件で円筒状にトランスファー成形し、通孔2に外径17mmのシャフト3を圧入した状態で円筒研削盤を用いて外径が23mmになるように研磨したのち幅30mmにカットして紙送りローラ1を作製した。
図2に示すように、ポリテトラフノレオロエチレン(PTFE)製の板5を水平に設置し、当該板5と紙送りローラ1との間に、一端をロードセル6に接続した60mm×210mmサイズの紙7〔富士ゼロックス(株)製のP紙(普通紙)〕の他端を挟んだ状態で、図中に実線の矢印で示すように紙送りローラ1のシャフト3に1.18N(=120gf)の鉛直荷重Wを加えた。
そして測定した搬送力Fと鉛直荷重W(=120gf)とから式(1):
以上の結果を表1〜表4に示す。
また表3、表4の実施例4〜7、比較例4、5の結果より、白色充填剤として酸化亜鉛、酸化チタンを配合した場合には架橋が阻害されることはなく、適度の耐ひずみ特性等を有する紙送りローラを形成できるものの、さらに第四級アンモニウム塩を上記の割合で配合すると、耐ひずみ特性等をより一層向上できることが判った。
2 通孔
3 シャフト
4 外周面
5 板
6 ロードセル
7 紙
F 搬送力
W 鉛直荷重
Claims (3)
- エチレンプロピレンジエンゴムを含むゴム、過酸化物架橋剤、白色系充填剤、および前記ゴム100質量部あたり0.1質量部以上、5質量部以下の、第四級アンモニウムイオンの塩素塩、臭素塩、およびヨウ素塩からなる群より選ばれた少なくとも1種の第四級アンモニウム塩を含み、かつカーボンブラックを除く、または前記カーボンブラックを、前記ゴム100質量部あたり3質量部以下の割合で含むとともに、前記白色系充填剤は、前記ゴム100質量部あたり10質量部以上、25質量部以下のクレーを含むゴム組成物からなる紙送りローラ。
- エチレンプロピレンジエンゴムを含むゴム、過酸化物架橋剤、白色系充填剤、および前記ゴム100質量部あたり0.1質量部以上、5質量部以下の、第四級アンモニウムイオンの塩素塩、臭素塩、およびヨウ素塩からなる群より選ばれた少なくとも1種の第四級アンモニウム塩を含み、かつカーボンブラックを除く、または前記カーボンブラックを、前記ゴム100質量部あたり3質量部以下の割合で含むとともに、前記白色系充填剤は、前記ゴム100質量部あたり5質量部以上、15質量部以下の酸化亜鉛を含むゴム組成物からなる紙送りローラ。
- エチレンプロピレンジエンゴムを含むゴム、過酸化物架橋剤、白色系充填剤、および前記ゴム100質量部あたり0.1質量部以上、5質量部以下の、第四級アンモニウムイオンの塩素塩、臭素塩、およびヨウ素塩からなる群より選ばれた少なくとも1種の第四級アンモニウム塩を含み、かつカーボンブラックを除く、または前記カーボンブラックを、前記ゴム100質量部あたり3質量部以下の割合で含むとともに、前記白色系充填剤は、前記ゴム100質量部あたり10質量部以上、20質量部以下の酸化チタンを含むゴム組成物からなる紙送りローラ。
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