ゴムロール
【課題】廃棄時にゴムと芯金を分別でき、安価でかつ研磨することなくコーティング可能なゴムロールを提供する。
【解決手段】無油展でムーニー粘度（ＭＬ１＋４、１００℃）が５〜４０、エチレン含量が４５〜６５重量％であるエチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴムを主成分とし、発泡剤としてアゾジカルボンアミドを添加量（Ｘ重量部）２〜１０重量部、助剤としてステアリン酸亜鉛または酸化亜鉛を０．７Ｘ〜１．３Ｘ重量部とする配合構成のゴム組成物を混練し、そしてムーニー粘度が３５〜５５の範囲内の時点で該ゴム組成物を連続的に押出したのち、該ゴム組成物を熱風（ＨＡＶ）および高周波加熱（ＵＨＦ）を併用して加熱し、１５０〜２００℃で発泡と加硫を同時に行い、発泡倍率２．５〜５倍でかつ単泡率７０％以上の独立気泡で構成されているゴムスポンジチューブを形成し、そして得られたチューブの中空部に芯金を挿入するゴムロールの製造方法。
【解決手段】無油展でムーニー粘度（ＭＬ１＋４、１００℃）が５〜４０、エチレン含量が４５〜６５重量％であるエチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴムを主成分とし、発泡剤としてアゾジカルボンアミドを添加量（Ｘ重量部）２〜１０重量部、助剤としてステアリン酸亜鉛または酸化亜鉛を０．７Ｘ〜１．３Ｘ重量部とする配合構成のゴム組成物を混練し、そしてムーニー粘度が３５〜５５の範囲内の時点で該ゴム組成物を連続的に押出したのち、該ゴム組成物を熱風（ＨＡＶ）および高周波加熱（ＵＨＦ）を併用して加熱し、１５０〜２００℃で発泡と加硫を同時に行い、発泡倍率２．５〜５倍でかつ単泡率７０％以上の独立気泡で構成されているゴムスポンジチューブを形成し、そして得られたチューブの中空部に芯金を挿入するゴムロールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴムスポンジチューブを用いたロールに関し、該ロールは、印刷機、複写機、ファックス、プリンターに用いられる給紙、排紙用途の紙送りロール、さらには、電子写真方式の複写機、ファックス、プリンターの帯電ロール、現像ロール、トナー供給ロール、転写ロール、クリーニングロール等の感光体回りに用いられるロール等の様々なゴムスポンジロール用途に適する。
【背景技術】
【０００２】
従来、たとえば印刷機、複写機、ファックス、プリンターに用いられる給紙、排紙用途の紙送りロール、または、電子写真方式の複写機、ファックス、プリンターの帯電ロール、現像ロール、トナー供給ロール、転写ロール、クリーニングロール等の感光体回りに用いられる各種ロールは、芯軸体の周囲にゴムスポンジ層を形成した後、所定の外径となるように外面を研摩し、必要に応じてその外周にチューブを被せたり、コーティングしたりして機能性を有する複層ロールに加工されている。
上記機能性を有する複層ロールの低コスト化への要望はますます高まっており、より簡素な工程で加工できる機能性ロールが要求されている。
【０００３】
例えば、特開２００６−２６４３３９号公報では、ベースロールの研磨工程が不要（研磨レス）で、寸法精度が良好な状態での脱型が可能である離型性に優れた低硬度ロールが報告されている。しかしながら、この方法では未加硫ゴムと芯金を金型で一体成形するため、ゴム部と芯金が加硫接着されており、廃棄時にゴム部と芯金を分別して廃棄すること、あるいは芯金だけを取り出して再利用することが不可能となっている。また、金型による製造は低コスト化への要望を十分満たしているとは言えない。
【０００４】
金型成形でも、ゴムスポンジチューブをまず成形し、その後に芯金挿入により廃棄時の分別可能なロールを製造することは可能であるが、一体成形よりさらにコストが上がるために、このような方法は用いられていない。
【０００５】
このような問題を解決するため、本発明等は、特開２００４−３２３７０１号公報において開示しているように、連続加硫方式で製造し、非研磨の状態でロールとして使用できるスポンジチューブおよびそれを用いたゴムスポンジロールを発明した。この発明の製造方式は連続加硫方式であるためスポンジチューブを成形するのが安価であり、スポンジチューブに芯金を挿入してロールにするため、ゴム部と芯金の取り外しが可能なロールとなる。また、この発明で得られるゴムスポンジチューブは、充分な硬度と寸法安定性を有するため、芯金挿入後にゴム表面を研磨しなくても、機能性材料を有するチューブを更に表面に被覆あるいはコーティングにより、表面の平滑化を高めつつロール表面に機能性を持たせてＯＡ用途の機能ロールとして使用することができる。
【０００６】
しかしながら、この特開２００４−３２３７０１号公報に記載された方法によりロールを製造した結果、ゴムスポンジチューブの表面に被覆チューブを被せる方法を用いる場合には問題はないが、同表面にコーティングする方法の場合には大きな問題があることが判明した。
すなわち、該スポンジチューブはスポンジセルが連続気泡であるために、ゴム表面層に無数の穴が開いており、コート剤がゴム内へ浸透してコート表面に無数のピンホールが生じてしまうことが判明した。
【０００７】
したがって、特開２００４−３２３７０１号公報に記載の方法では、非研磨の状態でコーティングしてロールを製造することは実質的に不可能である。一方、スポンジチューブの上に更に樹脂チューブを被せてロールにする方法は可能であるが、この方法の場合には、長時間の使用でゴムスポンジチューブがへたり、ゴムスポンジ外層と樹脂チューブ層の間に隙間が出来て機能性が損なわれる問題がある。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−３２３７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、特開２００４−３２３７０１号公報に記載の発明の問題点を解決したものであり、廃棄時にゴムと芯金を分別でき、安価でかつ研磨することなくコーティング可能なゴムロールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は、外側表面に７０μｍ以上の径の穴が実質的に存在しないゴムスポンジチューブに芯金が挿入されており、ゴム部と芯金が実質的に接着されていないゴムロールにより達成される。そして、この発明において、好ましくは、芯金両端に３００ｇｆの荷重をかけて金属板の上に置き、芯金と金属板の間に１０Ｖの電圧をかけた時に抵抗値が１０４Ω以下となる場合である。さらに、本発明のゴムスポンジチューブの表面にコーティングがなされている場合である。また、より好ましくは、半導電性のコーティング剤によりゴムロールの表面がコーティングされている場合である。さらに、好ましくは、ゴムスポンジチューブを構成するゴムが、エチレン含量が４５〜６５重量％であるエチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴムであり、かつジエン化合物がエチリデンノルボルネンである場合である。
【００１１】
さらに本発明は、無油展でムーニー粘度（ＭＬ１＋４、１００℃）が５〜４０、エチレン含量が４５〜６５重量％であるエチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴムを主成分とし、発泡剤としてアゾジカルボンアミドを添加量（Ｘ重量部）２〜１０重量部、助剤としてステアリン酸亜鉛または酸化亜鉛を０．７Ｘ〜１．３Ｘ重量部含有するゴム組成物を混練し、そしてムーニー粘度が３５〜５５の範囲内の時点で該ゴム組成物を連続的に押出したのち、該ゴム組成物を熱風（ＨＡＶ）および高周波（ＵＨＦ）を併用して加熱し、１５０〜２００℃で発泡と加硫を同時に行い、発泡倍率２．５〜５倍でかつ単泡率７０％以上の独立気泡で構成されているゴムスポンジチューブを形成し、そして得られたチューブの中空部に芯金を挿入するゴムロールの製造方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明において使用するゴムスポンジに使用するゴムについては特に規定するものではない。しかし、老化防止剤を添加しなくてもポリマー耐候性、耐オゾン性が高く、ハロゲンを含まず、価格も比較的安価であることから、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）を使用することが望ましい。さらには、本発明のロールは、押出時の表面肌が平滑であること、圧縮永久ひずみなどの物性が良いことが望まれるため、無油展でムーニー粘度（ＭＬ１＋４、１００℃）が５〜４０、エチレン含量が４５〜６５重量％であるエチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴムを主成分とすることが好適である。ムーニー粘度が５未満の材料では押出時に押出形状を保つことが出来ず、圧縮永久歪みが悪くて長期間の使用でへたってしまう。ムーニー粘度が４０を超えると押出肌が平滑にならないため、非研磨の状態で使用できるロールにならない。なお、ムーニー粘度は、ＪＩＳ Ｋ ６３９５に基づいて測定される値である。
【００１３】
ＥＰＤＭのエチレン含量は４５〜６５重量％であることが好ましく、エチレン含量が４５重量％未満であると、グリーン強度が低いために、加工性が非常に悪くなる。エチレン含量を高くすればグリーン強度は上がるが、６５重量％を超えるとポリマー中の結晶化度が高まり、圧縮永久歪が悪くなる。好適なエチレン含量は５０〜６０重量％の範囲である。
【００１４】
ＥＰＤＭを構成するジエン成分としては、ジシクロペンタジエン、エチリデンノルボルネン、１，４−ヘキサジエンなどがあげられるが、発泡成形にはエチリデンノルボルネンが好ましい。ジエン成分の含量については、通常用いられている範囲、すなわち４〜１２重量％の範囲が本発明で好適に用いられる。
【００１５】
このようなＥＰＤＭを例示すると、三井化学社製ＥＰＴ＃４０２１、＃４０１０、ＪＳＲ社製ＥＰ１１、ＥＰ２１、住友化学製エスプレン５２４、５７２４があげられる。また、ムーニー粘度、エチレン含量が異なるゴムを複数ブレンドした場合についても、ブレンドしたゴムのムーニー粘度（ＭＬ１＋４、１００℃）が５〜４０、エチレン含量が４５〜６５重量％であり、ブレンド物の主たるジエン成分がエチリデンノルボルネンであり、ジエン含量が４〜１２重量％であるようなものも好適例として挙げられる。
【００１６】
本発明で求められる平滑でかつピンホールのないスポンジチューブを製造するには、セル壁となるゴムの張力と発泡する力とのバランス、すなわち、加硫速度と発泡速度のバランスが適切であることが挙げられる。加硫速度が発泡速度より速すぎると、粘度が高くなった状態で膨らむために表面が平滑にならない。逆に、発泡速度が加硫速度より速すぎると、分解ガスがセル壁を破った状態で加硫する。スキン層でこの現象が起きるとピンホールとなる。
【００１７】
スポンジチューブを製造する際に配合される発泡剤としては、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）を用いることが好ましい。一般的な発泡剤として、Ｎ，Ｎ'−ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）が挙げられるが、このものは感光体を汚染する問題があるため本発明において好ましいものとは言えない。また、４，４'−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）も一般的な発泡剤として用いられているが、このものは汚染の問題はないものの、その他ゴム配合薬品の助剤効果により分解温度が１２０〜１４０℃まで下がってしまうため、加硫速度より発泡速度の方が速くなり、本発明のスポンジチューブに使用すると、外面に８０μｍ〜２ｍｍサイズのピンホールが多数開き、均一なコーティング処理ができなくなる。よって、ＡＤＣＡ以外の発泡剤、すなわちＤＰＴ，ＯＢＳＨ、または炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）等の無機発泡剤は好ましくなく、本発明において、これらをＡＤＣＡと組み合わせて使用することは可能であるが、組み合わせて使用する場合には、加硫と発泡のバランスをとるための目的でＡＤＣＡよりはるかに微量の使用に留めるのが好ましい。好ましくは、ＡＤＣＡ以外の発泡剤を実質的に併用しない場合である。ＡＤＣＡの添加量としては、ＥＰＤＭ１００重量部に対して２〜１０重量部が好ましく、より好ましくは４〜８重量部である。
【００１８】
ＡＤＣＡ単体の分解温度は２１０℃である。しかし、ゴム配合中の鉛、亜鉛、カドミウムの化合物、尿素、硼砂、エタノールアミン、アルカリ性化合物や、加硫促進剤などによってＡＤＣＡの分解温度が低下することが知られている。特に、汎用のゴム配合で加硫促進助剤として用いられる酸化亜鉛やステアリン酸亜鉛は分解温度を下げる効果が大きく、それらを発泡剤添加量と等量添加すると１６０℃程度まで分解温度が下がる。表面が平滑でかつピンホールのないスポンジチューブを製造するには、加硫とのバランスにより、１５０〜２００℃、特に１６０℃前後で発泡することが好ましく、助剤としてステアリン酸亜鉛または酸化亜鉛をＡＤＣＡ添加重量の０．７〜１．３倍添加することが好ましい。もちろんステアリン酸亜鉛と酸化亜鉛を併用使用しても良く、その場合には、その合計添加重量を上記範囲内にするのが好ましい。
【００１９】
ＯＡ機器に使用される機能性ゴムスポンジロール用のゴムの発泡倍率としては２．５〜５倍が好ましく、ゴムスポンジロールの表面（外層）にコーティングし、しかもコーティング液がゴムスポンジロールの内部に浸透しないためには、ゴムスポンズロールの表面層に存在する気泡は独立気泡で構成されていることが重要である。より好ましくは ２．５〜４倍の発泡倍率である。
上記の発泡倍率は、ＪＩＳ Ｋ ７１１２に基いて発泡前のゴム比重、発泡体のゴム比重を求め、発泡倍率＝発泡前のゴム比重／発泡体のゴム比重の式により算出される値である。本発明において、ゴムの発泡倍率は発泡剤添加量により制御できる。すなわち、発泡倍率を高めるためには発泡剤添加量を多くすればよく、逆に発泡倍率を低くするためには発泡剤添加量を少なくすれば良い。
【００２０】
本発明において、導電剤をゴムに配合して、導電性スポンジチューブとすることは好適な態様である。導電剤を使用する場合の導電剤の配合量は、ゴムポリマー１００重量部に対して５〜１００重量部が好適であり、更に好適には３０〜８０重量部である。本発明で用いられる導電剤としては、カーボンブラック、グラファイト、導電性亜鉛華などがあげられる。上記発泡剤、助剤および導電剤の他に、ゴム配合薬品として、オイル、充填剤、加硫剤、加硫促進剤、その他の各種機能薬剤を加えることもできる。そして、導電性の程度としては、芯金両端に３００ｇｆの荷重をかけて金属板の上に置き、芯金と金属板の間に１０Ｖの電圧をかけた時に抵抗値が１０４Ω以下となる程度の導電性が特に好ましい。導電性能を高めるためには、添加する導電剤の量を増加させれば良い。
【００２１】
このような組成物を、一般的な混練方法、たとえば密閉式混練機（バンバリー、インターミックス、ニーダー）、オープンロール等の装置を用いて混練することにより、まずＥＰＤＭ系組成物を得ることができる。
【００２２】
混練した後のＥＰＤＭ系組成物のムーニー粘度は３５〜５５であることが好ましく、４０〜５０であることが特に好適である。ムーニー粘度が３５より低いと押出後の連続加硫工程でチューブが切れたり、伸びて細くなったりしてしまう場合がある。ムーニー粘度が５５を超えると、押出肌が悪くなり、研磨レスで使用できなくなってしまう場合がある。混練後のムーニー粘度はカーボンブラック等充填材の添加量、可塑剤の添加量などにより制御することが出来る。すなわち、ムーニー粘度を高めるためには充填材の添加量を多くするか可塑剤の量を減らせばよく、また逆に下げるためには充填材の量を減らすか可塑剤の量を増やせばよい。
【００２３】
このようなゴム組成物を使用して、本発明の上記要件を満足するゴムスポンジチューブを製造する方法として、本発明では、ゴムスポンジと芯金が分別廃棄できること、かつ安価なロールが得られることから連続加硫方式が用いられる。
連続加硫方式とは、押出機でゴム組成物を連続的に押出し、大気圧下で熱風（ＨＡＶ）、高周波加熱（ＵＨＦ）、遠赤外線ヒータ等によりゴム組成物を加熱し、発泡と加硫を同時に行う方式である。
【００２４】
本発明において、好適な連続加硫方式としては、上記ゴム組成物を押出機に投入し、チューブ状に連続的に押出し、押出し直後のチューブを、好適には５秒以内、更に好適には３秒以内に加熱炉内へ導入し、加熱炉内では、好適には熱風（ＨＡＶ）および高周波加熱（ＵＨＦ）を併用して、熱風（ＨＡＶ）を１３０℃〜２５０℃、好適には１５０℃〜２３０℃に設定しながら、高周波加熱（ＵＨＦ）出力を１ｋＷ〜１０ｋＷ、好適には０．２ｋＷ〜３．０ｋＷに設定する方法が挙げられる。
【００２５】
単泡率７０％以上のゴムスポンジとなるようにＨＡＶおよびＵＨＦを併用して調節することにより、表面が平滑でかつピンホールが実質的に存在しないスキン層を有するゴムスポンジを得ることができる。加熱炉を通過する時間は、好適には１〜１０分、更に好適には１．５〜７分である。このように押出し直後のチューブをＨＡＶとＵＨＦの併用により、目的とする発泡倍率で表面に実質的に穴が存在しないゴムスポンジチューブを連続的に容易に得ることが出来る。
【００２６】
連続加硫成形したゴムスポンジチューブの発泡セルの構造は、完全なる独立気泡（単泡）や完全なる連泡になることはあり得ず、単泡と連泡が任意の割合で存在する。単泡率は、発泡セル内中の独立泡の割合を表したものであり、発泡、加硫前のＥＰＤＭ系混合組成物の比重（生地比重）と、発泡、加硫後のゴム比重、吸水率から算出される。
単泡率＝１００−（ゴムスポンジ比重×吸水率／１００）／（１−ゴムスポンジ比重／発泡前のゴム生地比重）×１００
吸水率は、試料を水道水中に完全に沈めた状態で５３５ｍｍHg減圧下で３分間放置した後に、吸水率（％）＝吸水重量／吸水前のゴムスポンジ試料の重量×１００にて求めた値である
単泡とは上記式にて単泡率７０％以上の場合であり、連泡とは５０％以下の場合である。
【００２７】
また、連続加硫により生産したスポンジチューブは、筒状金型によりバッチ式で生産したスポンジロールのゴム部と比較して、スキン層、発泡倍率のチューブ長手方向のばらつきがほとんどない、すなわち非研磨で使用しても長手方向の硬度ムラがほとんどないゴムスポンジチューブを得ることができる。もちろん、筒型金型により生産したスポンジロールの場合には、芯金とゴム部が接着しており、この点も本発明のゴムロールとの大きな相違点である。
また、本発明のゴムスポンジチューブのエージングとして、７０〜１８０℃の温度で１時間〜７日間の熱処理をすることも可能である。
【００２８】
このようにして得られたゴムスポンジチューブは平滑でかつピンホールがないため、芯軸体（芯金）を挿入することで、本発明のロールが得られる。筒状金型による加硫発泡方式によるゴムスポンジロールは、一体成形であるがゆえにゴムと芯金の分別廃棄が不可能であるが、本発明のゴムロールは、連続加硫でスポンジチューブを成形して成形後に芯金を挿入したものであることから、ロールはゴムと金属との分別廃棄が容易である。スポンジチューブの内径は芯金外径より５〜２０％小さい径にすることで、ゴムが芯金に十分な力で密着固定されることとなる。
【００２９】
本発明において、ゴムロールの直径（外径）としては、４〜３０ｍｍが適切であり、また芯金の直径としては、５〜１６ｍｍが適当である。さらにゴムロールのゴム層の厚みとしては２〜１０ｍｍが適切である。そして、ゴムロールの長さとしては、用途にもよるが、一般的には２１０〜３４０ｍｍが一般的である。芯金としては、鉄、ステンレス、アルミ、銅、等が挙げられ、もちろん表面がメッキされていても良い。更に、金属以外のプラスチックス製や材木製の場合でも良い。ロールを作製する際には、ゴムスポンジチューブの内径部にエアーを流して内径を大きくした状態で芯金挿入するのがゴムの残留ひずみを小さく出来るために望ましい。
【００３０】
上記のようにして得られたゴムスポンジチューブの表面（外層）に、例えば半導電性といった機能性のコーティング剤でコーティング処理をすることで、本発明の機能性ロールを得ることが出来る。
コーティング剤としては、付与する機能により相違するが、半導電性能を付与する場合には、Ｎ−メトキシメチル化ナイロン等のナイロン系ポリマーを主成分とし、ケッチェンブラック等の高導電性カーボンをビーズ型分散機にて分散させた液状のものが知られている。コーティングする方法としては、チューブ表面に直接塗付する方法、表面にスプレーでコーティング液を付与する方法、ディッピングする方法等が挙げられるが、ディッピングする方法がもっとも好ましい。コーティングにより付与する表面層（コーティング層）厚みとしては５０〜３００μｍが一般的である。コーティング層に含まれる導電性カーボンの量としてはカーボンの導電性にもよるが２〜１０重量％が好ましい。
【００３１】
こうして得られたロールは、平滑性が優れ、半導電性領域においてロール１本の局所領域での抵抗値の均一性が優れているため、帯電ロール、現像ロール用途等の用途に好適に使用される。
【００３２】
非研磨のスポンジチューブを用いて安価な機能性ロールを製造する方法としては、その他に、スポンジ外層にゴムより平滑な機能性樹脂チューブを被せ、その後に芯軸体をスポンジチューブに挿入する方法が知られている。しかしながら、この方法の場合には、前記したように、長期間の使用でゴムスポンジがへたり、スポンジ外層と機能性樹脂チューブ層の間に隙間が出来て半導電性などの機能性が損なわれる問題がある。それに対して、本発明のゴムロールの場合には、外側をチューブで被うというものではないことから、へたりにより隙間が形成されるという問題が発生しない。
【実施例】
【００３３】
次に、実施例と比較例を挙げて本発明のゴムスポンジチューブおよびそれを用いたゴムスポンジロールを説明する。
本発明でいう「外側表面に７０μｍ以上の径の穴が実質的に存在しない」ということは、ゴムスポンジチューブの表面から、任意に１ｃｍ×１ｃｍの広さの個所を１００箇所選び、顕微鏡により拡大して観察した場合に、７０μｍ以上の径を有する穴の数の合計が平均１個以下であるということを意味する（１本のゴムスポンジロールから１００箇所も取ることが出来ない場合には、複数本のゴムロールから１００箇所を選ぶ）。そして、７０μｍ以上の径とは、表面に露出する穴の露出面積を円に換算した場合の直径が７０μｍ以上であることを意味している。
【００３４】
また、本発明でいう「ゴム部と芯金が実質的に接着されていない」とは、芯金とゴムの間に１〜４ｋｇｆ／ｃｍ２のエアーを注入することで、芯金にキズつけることなく容易にゴムスポンジチューブから芯金が抜ける状態であることを意味している。
【００３５】
実施例１
表１に実施例１で使用したゴム組成物の配合内容を示した。ゴム材料は三井化学社製のＥＰＴ＃４０２１を使用した。これは、ムーニー粘度（ＭＬ１＋４、１００℃）が２４で、エチレン含量は５３重量％、ジエン化合物としてエチリデンノルボルネンが用いられているＥＰＤＭである。カーボンブラックは東海カーボン社製のトーカブラック＃５５００を使用した。発泡剤は、ＡＤＣＡとして永和化成工業社製のビニホールＡＣ＃３を用い、ＥＰＤＭ１００重量部に対して５重量部添加した。助剤としては酸化亜鉛を５部、ステアリン酸亜鉛を１部で合計６重量部を添加した。加硫促進剤は大内新興化学社製の２−メルカプトベンゾチアゾール、ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛、ジブチルジチオカルバミン酸亜鉛を使用した。
【００３６】
（ゴム組成物の作製）
表１に示した実施例１の配合薬品中、ＥＰＤＭ、トーカブラック＃５５００（カーボンブラック）、酸化亜鉛、ステアリン酸亜鉛を密閉式混練機のニーダーに投入して８分間混練、ニーダーから取り出した後、オープンロールにてシート状に連続的に成形しながら冷却し、Ａ練り生地を作製した。次いで再度、密閉式混練機のニーダーにＡ練り生地を投入、これに残りの配合薬品である発泡剤、硫黄、加硫促進剤を添加し５分間混練、密閉式混練機のニーダーから取り出した後、オープンロールにてリボン状に連続的に成形しながら冷却し、リボン状のＢ練り生地を作製した。なお、このＢ練り生地のムーニー粘度は表１に記載の通りである。
【００３７】
（ゴムスポンジチューブの作製）
次いで、上記のリボン状Ｂ練り生地を押出機に投入し、チューブ形状で連続的に押出した２秒後に２００℃の熱風（ＨＡＶ）と１ｋＷの高周波加熱（ＵＨＦ）を併用した加熱炉に３分間導入し、１分通過後のチューブの温度を１６０℃に高めて加硫を行った。成形直後の内径、外径をテーパーゲージ、ノギスを用いて測定し、目標とする寸法に調整することにより、内径φ５ｍｍ×外径φ１１．５ｍｍ、発泡倍率３倍、単泡率８８％のゴムスポンジチューブ体を連続成形した。これを長さ３４０ｍｍにカットし、寸法安定化等の目的でオーブンにて１２０℃、５時間の２次加硫を行ない、２５℃に冷却して、実施例１のゴムスポンジチューブを作製した。
このゴムスポンジロールの抵抗値を、芯金両端に３００ｇｆの荷重をかけて金属板の上に置き、芯金と金属板の間に１０Ｖの電圧をかけて確認したところ、２．５×１０３Ωであった。
【００３８】
（ゴムスポンジロールの作製）
次いで、金属製のφ６ｍｍ×長さ３１０ｍｍの芯軸体を上記ゴムスポンジチューブにエアーを用いて挿入、ゴムスポンジ部分の面長が３０５ｍｍとなるようにゴムスポンジチューブ両端をカットして、ゴムスポンジ層部のサイズがφ６ｍｍ（芯軸体径）×φ１２ｍｍ×長さ３０５ｍｍ のゴムスポンジロールを作製した。
このゴムスポンジチューブ表面の穴の有無を観察するために、上記したような方法で１０箇所を顕微鏡観察したところ、そのいずれの箇所においても直径７０μｍ以上の穴は観察されなかった。
【００３９】
（ゴムスポンジロール表面のコーティング）
抵抗調整層形成材料：エピクロルヒドリンゴム（ダイソー(株)製「エピクロマーＣ」）１００重量部、ハードクレー４０重量部、鉛丹５重量部、加工助剤１重量部、エチレンチオウレア１．５重量部を２本ロールで混練した後、メチルエチルケトンとトルエンの混合溶液に溶解した。
【００４０】
保護層形成材料：Ｎ−メトキシメチル化ナイロン：１００重量部をメタノールと水の混合溶液に溶解した後、ケッチェンブラック：５重量部を加え、ビーズ型分散機にて分散した。
前記抵抗調整層形成材料を乾燥、熱処理した後の厚みが８０μｍとなるようにコーティングし、さらに前記保護層成形材料を乾燥後の厚みで５μｍとなるようにコーティングし、乾燥、熱処理した。
得られたゴムスポンジロールのゴム部と芯金との接着状況を前記した方法により観察したところ、ゴム部と芯金は自然と剥離し、実質的に両者は接着されていないことが確認できた。
【００４１】
（ゴムスポンジロールの評価）
実施例１において作製したロールについて、コーティング表面の外観を検査した。
【００４２】
比較例１
比較例１では、三井化学社製のＥＰＴ＃４０２１を用い、発泡剤としてビニホールＡＣ＃３とネオセルボンＮ＃１０００Ｓを５重両部づつ、合計１０重量部を添加した。成形加工では実施例１と同じ比重にするためにＵＨＦ出力を０．６ｋＷとし、それ以外は実施例１と同様にして同寸法、同比重の発泡体を得た。単泡率は４５％となった。スポンジ表面には、１ｃｍ２の広さの任意の１００箇所を測定した結果、８０μｍ以上の穴が合計２８２個見られた。この発泡体に実施例１と同様のロール加工とコーティング処理を行い、機能性ロールを得た。
この発泡体に実施例１と同様のロール加工を行い、実施例１と同様な方法で抵抗値を確認したところ、２．７×１０３Ωであった。次いで、コーティング処理を行い、機能性ロールを得た。
【００４３】
比較例２
比較例２では、発泡剤としてビニホールＡＣ＃３とネオセルボンＮ＃１０００Ｓを２．５重量部づつ添加した。成形加工では実施例１と同じ比重にするためにＵＨＦ出力を０．６ｋＷとし、それ以外は実施例１と同様にして同寸法、同比重の発泡体を得た。単泡率は６５％となった。スポンジ表面には、１ｃｍ２の任意の１００箇所を測定して８０μｍ以上の穴が合計１２５個見られた。この発泡体に実施例１と同様のロール加工とコーティング処理を行い、機能性ロールを得た。この発泡体に実施例１と同様のロール加工を行い、実施例１と同様な方法で抵抗値を確認したところ、２．７×１０３Ωであった。次いで、コーティング処理を行い、機能性ロールを得た。
【００４４】
比較例３
比較例３では、助剤として酸化亜鉛を２重量部添加した。成形加工では実施例１と同じ比重にするためにＵＨＦ出力を０．６ｋＷとし、それ以外は実施例１と同様にして同寸法、同比重の発泡体を得た。単泡率は３５％となった。スポンジ表面には、任意の１ｃｍ２の１００箇所を測定して８０μｍ以上の穴が合計３２３個見られた。この発泡体に実施例１と同様のロール加工とコーティング処理を行い、機能性ロールを得た。この発泡体に実施例１と同様のロール加工を行い、実施例１と同様な方法で抵抗値を確認したところ、２．８×１０３Ωであった。次いで、コーティング処理を行い、機能性ロールを得た。
【００４５】
（ゴムスポンジロールの評価）
比較例１〜比較例３において、実施例１と同様な評価を行なった。比較例１は連泡のスポンジチューブとなり、コーティング工程でコーティング剤が染み込み、コーティング表面上にピンホールがロール１本当り１０２個発生した。比較例２は比較例１同様に連泡のスポンジチューブとなり、コーティング工程でコーティング剤が染み込み、コーティング表面上にピンホールがロール１本当り３８個発生した。比較例３は、発泡より加硫が速いためにゴムスポンジ表面に細かい穴が多数開いた状態になり、コーティング工程で表面に無数のピンホールが生じた。
【００４６】
これら実施例１及び比較例１〜３のゴムスポンジロールをレーザープリンターの転写ロールに用いて画像出しを行ったところ、実施例は良好な画像が得られたが、比較例１〜３についてはピンホール部分が白抜けとなり、良好な画像が得られなかった。
【００４７】
【表１】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴムスポンジチューブを用いたロールに関し、該ロールは、印刷機、複写機、ファックス、プリンターに用いられる給紙、排紙用途の紙送りロール、さらには、電子写真方式の複写機、ファックス、プリンターの帯電ロール、現像ロール、トナー供給ロール、転写ロール、クリーニングロール等の感光体回りに用いられるロール等の様々なゴムスポンジロール用途に適する。
【背景技術】
【０００２】
従来、たとえば印刷機、複写機、ファックス、プリンターに用いられる給紙、排紙用途の紙送りロール、または、電子写真方式の複写機、ファックス、プリンターの帯電ロール、現像ロール、トナー供給ロール、転写ロール、クリーニングロール等の感光体回りに用いられる各種ロールは、芯軸体の周囲にゴムスポンジ層を形成した後、所定の外径となるように外面を研摩し、必要に応じてその外周にチューブを被せたり、コーティングしたりして機能性を有する複層ロールに加工されている。
上記機能性を有する複層ロールの低コスト化への要望はますます高まっており、より簡素な工程で加工できる機能性ロールが要求されている。
【０００３】
例えば、特開２００６−２６４３３９号公報では、ベースロールの研磨工程が不要（研磨レス）で、寸法精度が良好な状態での脱型が可能である離型性に優れた低硬度ロールが報告されている。しかしながら、この方法では未加硫ゴムと芯金を金型で一体成形するため、ゴム部と芯金が加硫接着されており、廃棄時にゴム部と芯金を分別して廃棄すること、あるいは芯金だけを取り出して再利用することが不可能となっている。また、金型による製造は低コスト化への要望を十分満たしているとは言えない。
【０００４】
金型成形でも、ゴムスポンジチューブをまず成形し、その後に芯金挿入により廃棄時の分別可能なロールを製造することは可能であるが、一体成形よりさらにコストが上がるために、このような方法は用いられていない。
【０００５】
このような問題を解決するため、本発明等は、特開２００４−３２３７０１号公報において開示しているように、連続加硫方式で製造し、非研磨の状態でロールとして使用できるスポンジチューブおよびそれを用いたゴムスポンジロールを発明した。この発明の製造方式は連続加硫方式であるためスポンジチューブを成形するのが安価であり、スポンジチューブに芯金を挿入してロールにするため、ゴム部と芯金の取り外しが可能なロールとなる。また、この発明で得られるゴムスポンジチューブは、充分な硬度と寸法安定性を有するため、芯金挿入後にゴム表面を研磨しなくても、機能性材料を有するチューブを更に表面に被覆あるいはコーティングにより、表面の平滑化を高めつつロール表面に機能性を持たせてＯＡ用途の機能ロールとして使用することができる。
【０００６】
しかしながら、この特開２００４−３２３７０１号公報に記載された方法によりロールを製造した結果、ゴムスポンジチューブの表面に被覆チューブを被せる方法を用いる場合には問題はないが、同表面にコーティングする方法の場合には大きな問題があることが判明した。
すなわち、該スポンジチューブはスポンジセルが連続気泡であるために、ゴム表面層に無数の穴が開いており、コート剤がゴム内へ浸透してコート表面に無数のピンホールが生じてしまうことが判明した。
【０００７】
したがって、特開２００４−３２３７０１号公報に記載の方法では、非研磨の状態でコーティングしてロールを製造することは実質的に不可能である。一方、スポンジチューブの上に更に樹脂チューブを被せてロールにする方法は可能であるが、この方法の場合には、長時間の使用でゴムスポンジチューブがへたり、ゴムスポンジ外層と樹脂チューブ層の間に隙間が出来て機能性が損なわれる問題がある。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−３２３７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、特開２００４−３２３７０１号公報に記載の発明の問題点を解決したものであり、廃棄時にゴムと芯金を分別でき、安価でかつ研磨することなくコーティング可能なゴムロールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は、外側表面に７０μｍ以上の径の穴が実質的に存在しないゴムスポンジチューブに芯金が挿入されており、ゴム部と芯金が実質的に接着されていないゴムロールにより達成される。そして、この発明において、好ましくは、芯金両端に３００ｇｆの荷重をかけて金属板の上に置き、芯金と金属板の間に１０Ｖの電圧をかけた時に抵抗値が１０４Ω以下となる場合である。さらに、本発明のゴムスポンジチューブの表面にコーティングがなされている場合である。また、より好ましくは、半導電性のコーティング剤によりゴムロールの表面がコーティングされている場合である。さらに、好ましくは、ゴムスポンジチューブを構成するゴムが、エチレン含量が４５〜６５重量％であるエチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴムであり、かつジエン化合物がエチリデンノルボルネンである場合である。
【００１１】
さらに本発明は、無油展でムーニー粘度（ＭＬ１＋４、１００℃）が５〜４０、エチレン含量が４５〜６５重量％であるエチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴムを主成分とし、発泡剤としてアゾジカルボンアミドを添加量（Ｘ重量部）２〜１０重量部、助剤としてステアリン酸亜鉛または酸化亜鉛を０．７Ｘ〜１．３Ｘ重量部含有するゴム組成物を混練し、そしてムーニー粘度が３５〜５５の範囲内の時点で該ゴム組成物を連続的に押出したのち、該ゴム組成物を熱風（ＨＡＶ）および高周波（ＵＨＦ）を併用して加熱し、１５０〜２００℃で発泡と加硫を同時に行い、発泡倍率２．５〜５倍でかつ単泡率７０％以上の独立気泡で構成されているゴムスポンジチューブを形成し、そして得られたチューブの中空部に芯金を挿入するゴムロールの製造方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明において使用するゴムスポンジに使用するゴムについては特に規定するものではない。しかし、老化防止剤を添加しなくてもポリマー耐候性、耐オゾン性が高く、ハロゲンを含まず、価格も比較的安価であることから、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）を使用することが望ましい。さらには、本発明のロールは、押出時の表面肌が平滑であること、圧縮永久ひずみなどの物性が良いことが望まれるため、無油展でムーニー粘度（ＭＬ１＋４、１００℃）が５〜４０、エチレン含量が４５〜６５重量％であるエチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴムを主成分とすることが好適である。ムーニー粘度が５未満の材料では押出時に押出形状を保つことが出来ず、圧縮永久歪みが悪くて長期間の使用でへたってしまう。ムーニー粘度が４０を超えると押出肌が平滑にならないため、非研磨の状態で使用できるロールにならない。なお、ムーニー粘度は、ＪＩＳ Ｋ ６３９５に基づいて測定される値である。
【００１３】
ＥＰＤＭのエチレン含量は４５〜６５重量％であることが好ましく、エチレン含量が４５重量％未満であると、グリーン強度が低いために、加工性が非常に悪くなる。エチレン含量を高くすればグリーン強度は上がるが、６５重量％を超えるとポリマー中の結晶化度が高まり、圧縮永久歪が悪くなる。好適なエチレン含量は５０〜６０重量％の範囲である。
【００１４】
ＥＰＤＭを構成するジエン成分としては、ジシクロペンタジエン、エチリデンノルボルネン、１，４−ヘキサジエンなどがあげられるが、発泡成形にはエチリデンノルボルネンが好ましい。ジエン成分の含量については、通常用いられている範囲、すなわち４〜１２重量％の範囲が本発明で好適に用いられる。
【００１５】
このようなＥＰＤＭを例示すると、三井化学社製ＥＰＴ＃４０２１、＃４０１０、ＪＳＲ社製ＥＰ１１、ＥＰ２１、住友化学製エスプレン５２４、５７２４があげられる。また、ムーニー粘度、エチレン含量が異なるゴムを複数ブレンドした場合についても、ブレンドしたゴムのムーニー粘度（ＭＬ１＋４、１００℃）が５〜４０、エチレン含量が４５〜６５重量％であり、ブレンド物の主たるジエン成分がエチリデンノルボルネンであり、ジエン含量が４〜１２重量％であるようなものも好適例として挙げられる。
【００１６】
本発明で求められる平滑でかつピンホールのないスポンジチューブを製造するには、セル壁となるゴムの張力と発泡する力とのバランス、すなわち、加硫速度と発泡速度のバランスが適切であることが挙げられる。加硫速度が発泡速度より速すぎると、粘度が高くなった状態で膨らむために表面が平滑にならない。逆に、発泡速度が加硫速度より速すぎると、分解ガスがセル壁を破った状態で加硫する。スキン層でこの現象が起きるとピンホールとなる。
【００１７】
スポンジチューブを製造する際に配合される発泡剤としては、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）を用いることが好ましい。一般的な発泡剤として、Ｎ，Ｎ'−ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）が挙げられるが、このものは感光体を汚染する問題があるため本発明において好ましいものとは言えない。また、４，４'−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）も一般的な発泡剤として用いられているが、このものは汚染の問題はないものの、その他ゴム配合薬品の助剤効果により分解温度が１２０〜１４０℃まで下がってしまうため、加硫速度より発泡速度の方が速くなり、本発明のスポンジチューブに使用すると、外面に８０μｍ〜２ｍｍサイズのピンホールが多数開き、均一なコーティング処理ができなくなる。よって、ＡＤＣＡ以外の発泡剤、すなわちＤＰＴ，ＯＢＳＨ、または炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）等の無機発泡剤は好ましくなく、本発明において、これらをＡＤＣＡと組み合わせて使用することは可能であるが、組み合わせて使用する場合には、加硫と発泡のバランスをとるための目的でＡＤＣＡよりはるかに微量の使用に留めるのが好ましい。好ましくは、ＡＤＣＡ以外の発泡剤を実質的に併用しない場合である。ＡＤＣＡの添加量としては、ＥＰＤＭ１００重量部に対して２〜１０重量部が好ましく、より好ましくは４〜８重量部である。
【００１８】
ＡＤＣＡ単体の分解温度は２１０℃である。しかし、ゴム配合中の鉛、亜鉛、カドミウムの化合物、尿素、硼砂、エタノールアミン、アルカリ性化合物や、加硫促進剤などによってＡＤＣＡの分解温度が低下することが知られている。特に、汎用のゴム配合で加硫促進助剤として用いられる酸化亜鉛やステアリン酸亜鉛は分解温度を下げる効果が大きく、それらを発泡剤添加量と等量添加すると１６０℃程度まで分解温度が下がる。表面が平滑でかつピンホールのないスポンジチューブを製造するには、加硫とのバランスにより、１５０〜２００℃、特に１６０℃前後で発泡することが好ましく、助剤としてステアリン酸亜鉛または酸化亜鉛をＡＤＣＡ添加重量の０．７〜１．３倍添加することが好ましい。もちろんステアリン酸亜鉛と酸化亜鉛を併用使用しても良く、その場合には、その合計添加重量を上記範囲内にするのが好ましい。
【００１９】
ＯＡ機器に使用される機能性ゴムスポンジロール用のゴムの発泡倍率としては２．５〜５倍が好ましく、ゴムスポンジロールの表面（外層）にコーティングし、しかもコーティング液がゴムスポンジロールの内部に浸透しないためには、ゴムスポンズロールの表面層に存在する気泡は独立気泡で構成されていることが重要である。より好ましくは ２．５〜４倍の発泡倍率である。
上記の発泡倍率は、ＪＩＳ Ｋ ７１１２に基いて発泡前のゴム比重、発泡体のゴム比重を求め、発泡倍率＝発泡前のゴム比重／発泡体のゴム比重の式により算出される値である。本発明において、ゴムの発泡倍率は発泡剤添加量により制御できる。すなわち、発泡倍率を高めるためには発泡剤添加量を多くすればよく、逆に発泡倍率を低くするためには発泡剤添加量を少なくすれば良い。
【００２０】
本発明において、導電剤をゴムに配合して、導電性スポンジチューブとすることは好適な態様である。導電剤を使用する場合の導電剤の配合量は、ゴムポリマー１００重量部に対して５〜１００重量部が好適であり、更に好適には３０〜８０重量部である。本発明で用いられる導電剤としては、カーボンブラック、グラファイト、導電性亜鉛華などがあげられる。上記発泡剤、助剤および導電剤の他に、ゴム配合薬品として、オイル、充填剤、加硫剤、加硫促進剤、その他の各種機能薬剤を加えることもできる。そして、導電性の程度としては、芯金両端に３００ｇｆの荷重をかけて金属板の上に置き、芯金と金属板の間に１０Ｖの電圧をかけた時に抵抗値が１０４Ω以下となる程度の導電性が特に好ましい。導電性能を高めるためには、添加する導電剤の量を増加させれば良い。
【００２１】
このような組成物を、一般的な混練方法、たとえば密閉式混練機（バンバリー、インターミックス、ニーダー）、オープンロール等の装置を用いて混練することにより、まずＥＰＤＭ系組成物を得ることができる。
【００２２】
混練した後のＥＰＤＭ系組成物のムーニー粘度は３５〜５５であることが好ましく、４０〜５０であることが特に好適である。ムーニー粘度が３５より低いと押出後の連続加硫工程でチューブが切れたり、伸びて細くなったりしてしまう場合がある。ムーニー粘度が５５を超えると、押出肌が悪くなり、研磨レスで使用できなくなってしまう場合がある。混練後のムーニー粘度はカーボンブラック等充填材の添加量、可塑剤の添加量などにより制御することが出来る。すなわち、ムーニー粘度を高めるためには充填材の添加量を多くするか可塑剤の量を減らせばよく、また逆に下げるためには充填材の量を減らすか可塑剤の量を増やせばよい。
【００２３】
このようなゴム組成物を使用して、本発明の上記要件を満足するゴムスポンジチューブを製造する方法として、本発明では、ゴムスポンジと芯金が分別廃棄できること、かつ安価なロールが得られることから連続加硫方式が用いられる。
連続加硫方式とは、押出機でゴム組成物を連続的に押出し、大気圧下で熱風（ＨＡＶ）、高周波加熱（ＵＨＦ）、遠赤外線ヒータ等によりゴム組成物を加熱し、発泡と加硫を同時に行う方式である。
【００２４】
本発明において、好適な連続加硫方式としては、上記ゴム組成物を押出機に投入し、チューブ状に連続的に押出し、押出し直後のチューブを、好適には５秒以内、更に好適には３秒以内に加熱炉内へ導入し、加熱炉内では、好適には熱風（ＨＡＶ）および高周波加熱（ＵＨＦ）を併用して、熱風（ＨＡＶ）を１３０℃〜２５０℃、好適には１５０℃〜２３０℃に設定しながら、高周波加熱（ＵＨＦ）出力を１ｋＷ〜１０ｋＷ、好適には０．２ｋＷ〜３．０ｋＷに設定する方法が挙げられる。
【００２５】
単泡率７０％以上のゴムスポンジとなるようにＨＡＶおよびＵＨＦを併用して調節することにより、表面が平滑でかつピンホールが実質的に存在しないスキン層を有するゴムスポンジを得ることができる。加熱炉を通過する時間は、好適には１〜１０分、更に好適には１．５〜７分である。このように押出し直後のチューブをＨＡＶとＵＨＦの併用により、目的とする発泡倍率で表面に実質的に穴が存在しないゴムスポンジチューブを連続的に容易に得ることが出来る。
【００２６】
連続加硫成形したゴムスポンジチューブの発泡セルの構造は、完全なる独立気泡（単泡）や完全なる連泡になることはあり得ず、単泡と連泡が任意の割合で存在する。単泡率は、発泡セル内中の独立泡の割合を表したものであり、発泡、加硫前のＥＰＤＭ系混合組成物の比重（生地比重）と、発泡、加硫後のゴム比重、吸水率から算出される。
単泡率＝１００−（ゴムスポンジ比重×吸水率／１００）／（１−ゴムスポンジ比重／発泡前のゴム生地比重）×１００
吸水率は、試料を水道水中に完全に沈めた状態で５３５ｍｍHg減圧下で３分間放置した後に、吸水率（％）＝吸水重量／吸水前のゴムスポンジ試料の重量×１００にて求めた値である
単泡とは上記式にて単泡率７０％以上の場合であり、連泡とは５０％以下の場合である。
【００２７】
また、連続加硫により生産したスポンジチューブは、筒状金型によりバッチ式で生産したスポンジロールのゴム部と比較して、スキン層、発泡倍率のチューブ長手方向のばらつきがほとんどない、すなわち非研磨で使用しても長手方向の硬度ムラがほとんどないゴムスポンジチューブを得ることができる。もちろん、筒型金型により生産したスポンジロールの場合には、芯金とゴム部が接着しており、この点も本発明のゴムロールとの大きな相違点である。
また、本発明のゴムスポンジチューブのエージングとして、７０〜１８０℃の温度で１時間〜７日間の熱処理をすることも可能である。
【００２８】
このようにして得られたゴムスポンジチューブは平滑でかつピンホールがないため、芯軸体（芯金）を挿入することで、本発明のロールが得られる。筒状金型による加硫発泡方式によるゴムスポンジロールは、一体成形であるがゆえにゴムと芯金の分別廃棄が不可能であるが、本発明のゴムロールは、連続加硫でスポンジチューブを成形して成形後に芯金を挿入したものであることから、ロールはゴムと金属との分別廃棄が容易である。スポンジチューブの内径は芯金外径より５〜２０％小さい径にすることで、ゴムが芯金に十分な力で密着固定されることとなる。
【００２９】
本発明において、ゴムロールの直径（外径）としては、４〜３０ｍｍが適切であり、また芯金の直径としては、５〜１６ｍｍが適当である。さらにゴムロールのゴム層の厚みとしては２〜１０ｍｍが適切である。そして、ゴムロールの長さとしては、用途にもよるが、一般的には２１０〜３４０ｍｍが一般的である。芯金としては、鉄、ステンレス、アルミ、銅、等が挙げられ、もちろん表面がメッキされていても良い。更に、金属以外のプラスチックス製や材木製の場合でも良い。ロールを作製する際には、ゴムスポンジチューブの内径部にエアーを流して内径を大きくした状態で芯金挿入するのがゴムの残留ひずみを小さく出来るために望ましい。
【００３０】
上記のようにして得られたゴムスポンジチューブの表面（外層）に、例えば半導電性といった機能性のコーティング剤でコーティング処理をすることで、本発明の機能性ロールを得ることが出来る。
コーティング剤としては、付与する機能により相違するが、半導電性能を付与する場合には、Ｎ−メトキシメチル化ナイロン等のナイロン系ポリマーを主成分とし、ケッチェンブラック等の高導電性カーボンをビーズ型分散機にて分散させた液状のものが知られている。コーティングする方法としては、チューブ表面に直接塗付する方法、表面にスプレーでコーティング液を付与する方法、ディッピングする方法等が挙げられるが、ディッピングする方法がもっとも好ましい。コーティングにより付与する表面層（コーティング層）厚みとしては５０〜３００μｍが一般的である。コーティング層に含まれる導電性カーボンの量としてはカーボンの導電性にもよるが２〜１０重量％が好ましい。
【００３１】
こうして得られたロールは、平滑性が優れ、半導電性領域においてロール１本の局所領域での抵抗値の均一性が優れているため、帯電ロール、現像ロール用途等の用途に好適に使用される。
【００３２】
非研磨のスポンジチューブを用いて安価な機能性ロールを製造する方法としては、その他に、スポンジ外層にゴムより平滑な機能性樹脂チューブを被せ、その後に芯軸体をスポンジチューブに挿入する方法が知られている。しかしながら、この方法の場合には、前記したように、長期間の使用でゴムスポンジがへたり、スポンジ外層と機能性樹脂チューブ層の間に隙間が出来て半導電性などの機能性が損なわれる問題がある。それに対して、本発明のゴムロールの場合には、外側をチューブで被うというものではないことから、へたりにより隙間が形成されるという問題が発生しない。
【実施例】
【００３３】
次に、実施例と比較例を挙げて本発明のゴムスポンジチューブおよびそれを用いたゴムスポンジロールを説明する。
本発明でいう「外側表面に７０μｍ以上の径の穴が実質的に存在しない」ということは、ゴムスポンジチューブの表面から、任意に１ｃｍ×１ｃｍの広さの個所を１００箇所選び、顕微鏡により拡大して観察した場合に、７０μｍ以上の径を有する穴の数の合計が平均１個以下であるということを意味する（１本のゴムスポンジロールから１００箇所も取ることが出来ない場合には、複数本のゴムロールから１００箇所を選ぶ）。そして、７０μｍ以上の径とは、表面に露出する穴の露出面積を円に換算した場合の直径が７０μｍ以上であることを意味している。
【００３４】
また、本発明でいう「ゴム部と芯金が実質的に接着されていない」とは、芯金とゴムの間に１〜４ｋｇｆ／ｃｍ２のエアーを注入することで、芯金にキズつけることなく容易にゴムスポンジチューブから芯金が抜ける状態であることを意味している。
【００３５】
実施例１
表１に実施例１で使用したゴム組成物の配合内容を示した。ゴム材料は三井化学社製のＥＰＴ＃４０２１を使用した。これは、ムーニー粘度（ＭＬ１＋４、１００℃）が２４で、エチレン含量は５３重量％、ジエン化合物としてエチリデンノルボルネンが用いられているＥＰＤＭである。カーボンブラックは東海カーボン社製のトーカブラック＃５５００を使用した。発泡剤は、ＡＤＣＡとして永和化成工業社製のビニホールＡＣ＃３を用い、ＥＰＤＭ１００重量部に対して５重量部添加した。助剤としては酸化亜鉛を５部、ステアリン酸亜鉛を１部で合計６重量部を添加した。加硫促進剤は大内新興化学社製の２−メルカプトベンゾチアゾール、ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛、ジブチルジチオカルバミン酸亜鉛を使用した。
【００３６】
（ゴム組成物の作製）
表１に示した実施例１の配合薬品中、ＥＰＤＭ、トーカブラック＃５５００（カーボンブラック）、酸化亜鉛、ステアリン酸亜鉛を密閉式混練機のニーダーに投入して８分間混練、ニーダーから取り出した後、オープンロールにてシート状に連続的に成形しながら冷却し、Ａ練り生地を作製した。次いで再度、密閉式混練機のニーダーにＡ練り生地を投入、これに残りの配合薬品である発泡剤、硫黄、加硫促進剤を添加し５分間混練、密閉式混練機のニーダーから取り出した後、オープンロールにてリボン状に連続的に成形しながら冷却し、リボン状のＢ練り生地を作製した。なお、このＢ練り生地のムーニー粘度は表１に記載の通りである。
【００３７】
（ゴムスポンジチューブの作製）
次いで、上記のリボン状Ｂ練り生地を押出機に投入し、チューブ形状で連続的に押出した２秒後に２００℃の熱風（ＨＡＶ）と１ｋＷの高周波加熱（ＵＨＦ）を併用した加熱炉に３分間導入し、１分通過後のチューブの温度を１６０℃に高めて加硫を行った。成形直後の内径、外径をテーパーゲージ、ノギスを用いて測定し、目標とする寸法に調整することにより、内径φ５ｍｍ×外径φ１１．５ｍｍ、発泡倍率３倍、単泡率８８％のゴムスポンジチューブ体を連続成形した。これを長さ３４０ｍｍにカットし、寸法安定化等の目的でオーブンにて１２０℃、５時間の２次加硫を行ない、２５℃に冷却して、実施例１のゴムスポンジチューブを作製した。
このゴムスポンジロールの抵抗値を、芯金両端に３００ｇｆの荷重をかけて金属板の上に置き、芯金と金属板の間に１０Ｖの電圧をかけて確認したところ、２．５×１０３Ωであった。
【００３８】
（ゴムスポンジロールの作製）
次いで、金属製のφ６ｍｍ×長さ３１０ｍｍの芯軸体を上記ゴムスポンジチューブにエアーを用いて挿入、ゴムスポンジ部分の面長が３０５ｍｍとなるようにゴムスポンジチューブ両端をカットして、ゴムスポンジ層部のサイズがφ６ｍｍ（芯軸体径）×φ１２ｍｍ×長さ３０５ｍｍ のゴムスポンジロールを作製した。
このゴムスポンジチューブ表面の穴の有無を観察するために、上記したような方法で１０箇所を顕微鏡観察したところ、そのいずれの箇所においても直径７０μｍ以上の穴は観察されなかった。
【００３９】
（ゴムスポンジロール表面のコーティング）
抵抗調整層形成材料：エピクロルヒドリンゴム（ダイソー(株)製「エピクロマーＣ」）１００重量部、ハードクレー４０重量部、鉛丹５重量部、加工助剤１重量部、エチレンチオウレア１．５重量部を２本ロールで混練した後、メチルエチルケトンとトルエンの混合溶液に溶解した。
【００４０】
保護層形成材料：Ｎ−メトキシメチル化ナイロン：１００重量部をメタノールと水の混合溶液に溶解した後、ケッチェンブラック：５重量部を加え、ビーズ型分散機にて分散した。
前記抵抗調整層形成材料を乾燥、熱処理した後の厚みが８０μｍとなるようにコーティングし、さらに前記保護層成形材料を乾燥後の厚みで５μｍとなるようにコーティングし、乾燥、熱処理した。
得られたゴムスポンジロールのゴム部と芯金との接着状況を前記した方法により観察したところ、ゴム部と芯金は自然と剥離し、実質的に両者は接着されていないことが確認できた。
【００４１】
（ゴムスポンジロールの評価）
実施例１において作製したロールについて、コーティング表面の外観を検査した。
【００４２】
比較例１
比較例１では、三井化学社製のＥＰＴ＃４０２１を用い、発泡剤としてビニホールＡＣ＃３とネオセルボンＮ＃１０００Ｓを５重両部づつ、合計１０重量部を添加した。成形加工では実施例１と同じ比重にするためにＵＨＦ出力を０．６ｋＷとし、それ以外は実施例１と同様にして同寸法、同比重の発泡体を得た。単泡率は４５％となった。スポンジ表面には、１ｃｍ２の広さの任意の１００箇所を測定した結果、８０μｍ以上の穴が合計２８２個見られた。この発泡体に実施例１と同様のロール加工とコーティング処理を行い、機能性ロールを得た。
この発泡体に実施例１と同様のロール加工を行い、実施例１と同様な方法で抵抗値を確認したところ、２．７×１０３Ωであった。次いで、コーティング処理を行い、機能性ロールを得た。
【００４３】
比較例２
比較例２では、発泡剤としてビニホールＡＣ＃３とネオセルボンＮ＃１０００Ｓを２．５重量部づつ添加した。成形加工では実施例１と同じ比重にするためにＵＨＦ出力を０．６ｋＷとし、それ以外は実施例１と同様にして同寸法、同比重の発泡体を得た。単泡率は６５％となった。スポンジ表面には、１ｃｍ２の任意の１００箇所を測定して８０μｍ以上の穴が合計１２５個見られた。この発泡体に実施例１と同様のロール加工とコーティング処理を行い、機能性ロールを得た。この発泡体に実施例１と同様のロール加工を行い、実施例１と同様な方法で抵抗値を確認したところ、２．７×１０３Ωであった。次いで、コーティング処理を行い、機能性ロールを得た。
【００４４】
比較例３
比較例３では、助剤として酸化亜鉛を２重量部添加した。成形加工では実施例１と同じ比重にするためにＵＨＦ出力を０．６ｋＷとし、それ以外は実施例１と同様にして同寸法、同比重の発泡体を得た。単泡率は３５％となった。スポンジ表面には、任意の１ｃｍ２の１００箇所を測定して８０μｍ以上の穴が合計３２３個見られた。この発泡体に実施例１と同様のロール加工とコーティング処理を行い、機能性ロールを得た。この発泡体に実施例１と同様のロール加工を行い、実施例１と同様な方法で抵抗値を確認したところ、２．８×１０３Ωであった。次いで、コーティング処理を行い、機能性ロールを得た。
【００４５】
（ゴムスポンジロールの評価）
比較例１〜比較例３において、実施例１と同様な評価を行なった。比較例１は連泡のスポンジチューブとなり、コーティング工程でコーティング剤が染み込み、コーティング表面上にピンホールがロール１本当り１０２個発生した。比較例２は比較例１同様に連泡のスポンジチューブとなり、コーティング工程でコーティング剤が染み込み、コーティング表面上にピンホールがロール１本当り３８個発生した。比較例３は、発泡より加硫が速いためにゴムスポンジ表面に細かい穴が多数開いた状態になり、コーティング工程で表面に無数のピンホールが生じた。
【００４６】
これら実施例１及び比較例１〜３のゴムスポンジロールをレーザープリンターの転写ロールに用いて画像出しを行ったところ、実施例は良好な画像が得られたが、比較例１〜３についてはピンホール部分が白抜けとなり、良好な画像が得られなかった。
【００４７】
【表１】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側表面に７０μｍ以上の径の穴が実質的に存在しないゴムスポンジチューブに芯金が挿入されており、ゴム部と芯金が実質的に接着されていないゴムロール。
【請求項２】
芯金両端に３００ｇｆの荷重をかけて金属板の上に置き、芯金と金属板の間に１０Ｖの電圧をかけた時に抵抗値が１０４Ω以下となる請求項１に記載のゴムロール。
【請求項３】
半導電性のコーティング剤によりコーティングされている請求項１または２に記載のゴムロール。
【請求項４】
ゴムスポンジチューブを構成するゴムが、エチレン含量が４５〜６５重量％であるエチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴムであり、かつジエン化合物がエチリデンノルボルネンである請求項１〜３のいずれかに記載のゴムロール。
【請求項５】
無油展でムーニー粘度（ＭＬ１＋４、１００℃）が５〜４０、エチレン含量が４５〜６５重量％であるエチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴムを主成分とし、発泡剤としてアゾジカルボンアミドを添加量（Ｘ重量部）２〜１０重量部、助剤としてステアリン酸亜鉛または酸化亜鉛を０．７Ｘ〜１．３Ｘ重量部含有するゴム組成物を混練し、そしてムーニー粘度が３５〜５５の範囲内の時点で該ゴム組成物を連続的に押出したのち、該ゴム組成物を熱風および高周波を併用して加熱し、１５０〜２００℃で発泡と加硫を同時に行い、発泡倍率２．５〜５倍でかつ単泡率７０％以上の独立気泡で構成されているゴムスポンジチューブを形成し、そして得られたチューブの中空部に芯金を挿入するゴムロールの製造方法。
【請求項１】
外側表面に７０μｍ以上の径の穴が実質的に存在しないゴムスポンジチューブに芯金が挿入されており、ゴム部と芯金が実質的に接着されていないゴムロール。
【請求項２】
芯金両端に３００ｇｆの荷重をかけて金属板の上に置き、芯金と金属板の間に１０Ｖの電圧をかけた時に抵抗値が１０４Ω以下となる請求項１に記載のゴムロール。
【請求項３】
半導電性のコーティング剤によりコーティングされている請求項１または２に記載のゴムロール。
【請求項４】
ゴムスポンジチューブを構成するゴムが、エチレン含量が４５〜６５重量％であるエチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴムであり、かつジエン化合物がエチリデンノルボルネンである請求項１〜３のいずれかに記載のゴムロール。
【請求項５】
無油展でムーニー粘度（ＭＬ１＋４、１００℃）が５〜４０、エチレン含量が４５〜６５重量％であるエチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴムを主成分とし、発泡剤としてアゾジカルボンアミドを添加量（Ｘ重量部）２〜１０重量部、助剤としてステアリン酸亜鉛または酸化亜鉛を０．７Ｘ〜１．３Ｘ重量部含有するゴム組成物を混練し、そしてムーニー粘度が３５〜５５の範囲内の時点で該ゴム組成物を連続的に押出したのち、該ゴム組成物を熱風および高周波を併用して加熱し、１５０〜２００℃で発泡と加硫を同時に行い、発泡倍率２．５〜５倍でかつ単泡率７０％以上の独立気泡で構成されているゴムスポンジチューブを形成し、そして得られたチューブの中空部に芯金を挿入するゴムロールの製造方法。
【公開番号】特開２００９−８７２５（Ｐ２００９−８７２５Ａ）
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１６７４５１（Ｐ２００７−１６７４５１）
【出願日】平成１９年６月２６日（２００７．６．２６）
【出願人】（０００１０４９０６）クラレプラスチックス株式会社 (52)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２６日（２００７．６．２６）
【出願人】（０００１０４９０６）クラレプラスチックス株式会社 (52)
【Ｆターム（参考）】
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