JP2007002015A - 紙送りロール用ゴム架橋物およびこれを用いた紙送りロール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ポリマー成分を少なくとも含有する紙送りロール用ゴム架橋物であって、該ポリマー成分がエチレンプロピレン−ジエン共重合体を含有し、かつ該紙送りロール用ゴム架橋物が、所定の粘弾性測定条件において、下記の式(1)、
tanδ(22℃)−(0.0031×E1(22℃)+0.0503)≦0 (1)
を満たし、かつ、下記の式(2)および/または式(3)、
A(E1)−(−0.0414×E1(22℃)+0.0750)≧0 (2)
B(E1)−(−0.0066×E1(22℃)+0.0200)≧0 (3)
を満たす、紙送りロール用ゴム架橋物に関する。
【選択図】 図1
Description
tanδ(22℃)−(0.0031×E1(22℃)+0.0503)≦0 (1)
(式(1)中、E1(22℃)およびtanδ(22℃)は、それぞれ、動的弾性率E1[MPa]および損失正接tanδの22℃における値である)
を満たし、かつ、下記の式(2)および/または式(3)、
A(E1)−(−0.0414×E1(22℃)+0.0750)≧0 (2)
(式(2)中、A(E1)は、測定温度:10〜30℃における動的弾性率E1の測定値と測定温度との関係から、最小自乗法を用いた一次近似により求められる近似直線であって相関係数R2≧0.8である近似直線の傾き(単位:MPa/℃)である)、
B(E1)−(−0.0066×E1(22℃)+0.0200)≧0 (3)
(式(3)中、B(E1)は、測定温度:20〜40℃における動的弾性率E1の測定値と測定温度との関係から、最小自乗法を用いた一次近似により求められる近似直線であって相関係数R2≧0.8である近似直線の傾き(単位:MPa/℃)である)、
を満たす、紙送りロール用ゴム架橋物に関する。
Tmax−(−32℃)≦0 (4)
(式(4)中、Tmaxは、上記の粘弾性測定条件においてtanδ(損失正接)が最大値をとる温度(単位:℃)である)
を満たすことが好ましい。
本発明はまた、上記の紙送りロール用ゴム架橋物をゴム層に用いた紙送りロールに関する。
tanδ(22℃)−(0.0031×E1(22℃)+0.0503)≦0 (1)
(式(1)中、E1(22℃)およびtanδ(22℃)は、それぞれ、動的弾性率E1[MPa]および損失正接tanδの22℃における値である)、
を満たし、かつ、下記の式(2)および/または式(3)、
A(E1)−(−0.0414×E1(22℃)+0.0750)≧0 (2)
(式(2)中、A(E1)は、測定温度:10〜30℃における動的弾性率E1の測定値と測定温度との関係から、最小自乗法を用いた一次近似により求められる近似直線であって相関係数R2≧0.8である近似直線の傾き(単位:MPa/℃)である)、
B(E1)−(−0.0066×E1(22℃)+0.0200)≧0 (3)
(式(3)中、B(E1)は、測定温度:20〜40℃における動的弾性率E1の測定値と測定温度との関係から、最小自乗法を用いた一次近似により求められる近似直線であって相関係数R2≧0.8である近似直線の傾き(単位:MPa/℃)である)、
を満たす。
tanδ(22℃)=0.0031×E1(22℃)+0.0503
を示している。すなわち本発明に用いられる紙送りロール用ゴム架橋物は、図1中の直線上か、該直線よりもtanδ(22℃)が小さい領域に属する粘弾性特性を有する。
tanδ(22℃)−(0.0031×E1(22℃)+0.04)≦0 (5)
を満たすことがさらに好ましい。図1中の点線は、下記の関数、
tanδ(22℃)=0.0031×E1(22℃)+0.04
を示している。すなわち、本発明の紙送り用ゴム架橋物は、図1中の点線上か、該点線よりもtanδ(22℃)が小さい領域に属する粘弾性特性を有することが好ましい。
A(E1)=−0.0414×E1(22℃)+0.0750
を示している。また、図3中の直線は、下記の関数、
B(E1)=−0.0066×E1(22℃)+0.0200
を示している。
Tmax−(−32℃)≦0 (4)
(式(4)中、Tmaxは、上記の粘弾性測定条件においてtanδ(損失正接)が最大値をとる温度である)
を満たすことが好ましい。図4は、E1(22℃)とTmaxとの関係を示す図である。すなわち、本発明においては、紙送りロール用ゴム架橋物のTmaxが−32℃以下となるように設定されることが好ましい。この場合、紙送りロール用ゴム架橋物のポリマー分子、特にエチレンプロピレン−ジエン共重合体中のエチレンユニット同士の結晶化配列等による相互作用が比較的小さくなるため、特に低温条件での使用においても紙送りロールは良好な摩擦係数を有し、また、常温条件での使用時と比べた場合のロール外径収縮量も小さい。
y=ax2+bx+c
により近似する。得られた2次近似曲線においてy(tanδ)が極大値をとるときのx(温度)(−b/2aに相当)をTmax(単位:℃)として算出する。
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
図5は、紙送りロール1の形状を示す図である。表1および表2に示す配合成分を、混練機を用いて混練し、これを所定の金型内で160℃、30分間の条件で加硫成形し、筒状の紙送りロール用ゴム架橋物を得た。これをゴム層51として、図5に示すようにステンレス鋼製の軸芯52に挿入し、該ゴム層の表面を研磨し、ゴム層51と軸芯52とからなる実施例および比較例の紙送りロール1を作製した。ゴム層51の形状は、外径16mm、内径8mm、長さ10mmである。
図6は、紙送りロール2の形状を示す図である。表1および表2に示す配合成分を、混練機を用いて混練し、これを所定の金型内で160℃、30分間の条件で加硫成形し、筒状の紙送りロール用ゴム架橋物を得た。これをゴム層61として、図6に示すようにステンレス鋼製の軸芯62に挿入し、該ゴム層の表面を研磨し、ゴム層61と軸芯62とからなる実施例および比較例の紙送りロール2を作製した。ゴム層の形状は、外径20mm、内径10mm、長さ30mmである。
(注2)EP103AFは、JSR社製のエチレンプロピレン−ジエン共重合体(EPDM)である。
(注3)EP25は、JSR社製のエチレンプロピレン−ジエン共重合体(EPDM)である。
(注4)EP57Cは、JSR社製のエチレンプロピレン−ジエン共重合体(EPDM)である。
(注5)5508は、DSM社製のエチレンプロピレン−ジエン共重合体(EPDM)「KELTAN 5508」である。
(注6)E586は、住友化学社製のエチレンプロピレン−ジエン共重合体(EPDM)である。
(注7)EP35は、JSR社製のエチレンプロピレン−ジエン共重合体(EPDM)である。
(注8)EP37Fは、JSR社製のエチレンプロピレン−ジエン共重合体(EPDM)である。
(注9)ステアリン酸は、花王社製の商品名「ルナックS−30」である。
(注10)酸化亜鉛は、正同化学社製の商品名「亜鉛華1号」である。
(注11)炭酸カルシウムは、白石工業社製の「白艶華CC」である。
(注12)GPFカーボンは、旭カーボン社製の商品名「旭#55」である。
(注13)HAFカーボンは、旭カーボン社製の商品名「旭#70H」である。
(注14)硫黄は、鶴見化学社製の商品名「粉末硫黄」である。
(注15)DMは、大内新興化学社製の商品名「ノクセラーDM」である。
(注16)TETは、大内新興化学社製の商品名「ノクセラーTET」である。
(注17)TRAは、大内新興化学社製の商品名「ノクセラーTRA」である。
(注18)BZは、大内新興化学社製の商品名「ノクセラーBZ」である。
(注19)TTCUは、大内新興化学社製の商品名「ノクセラーTTCU」である。
<E1(動的弾性率)>
表1および表2に示す配合成分を、混練機を用いて混練し、シート状の金型を用いて、160℃、30分間の条件で加硫成形し、シート状のゴム架橋物を得た。このシートから、実施例および比較例の、幅4mm×長さ40mm×厚さ2mmの短冊状のサンプルを打ち抜いた。上記のサンプルを、岩本製作所製粘弾性スペクトロメータ(VISCOELASTIC SPECTROMETER TYPE VES−F3)を用い、下記の条件、すなわち、
測定温度:−84℃〜52℃
測定温度の昇温速度:2℃/min
測定温度間隔:4℃
測定周波数:100、80、40、10Hz
初期歪み:4mm
振幅:0.1mm
の測定条件で、E1(動的弾性率)[MPa]を測定し、測定周波数10Hzにおける測定値を採用した。ここで、測定点以外の温度における粘弾性特性値については、該温度に近接する2つの測定点における測定値、すなわち、対象となる該温度の高温側に隣接した測定点と低温側に隣接した測定点における測定値、から内挿により算出した代用値とした。結果を表3および表4に示す。
上記で作製したサンプルにつき、上記のE1(動的弾性率)と同様の条件でtanδ(損失正接)を測定した。結果を表3および表4に示す。
上記のE1(動的弾性率)の測定において、10℃〜30℃の範囲におけるE1(動的弾性率)の測定値(単位:MPa)と測定温度との関係につき、最小自乗法を用いた一次近似により求められる近似直線(但し該近似直線の相関係数R2がR2≧0.8のもののみを有効とした)の傾き(単位:MPa/℃)の値をA(E1)として算出した。
上記のE1(動的弾性率)の測定において、20℃〜40℃の範囲におけるE1(動的弾性率)の測定値(単位:MPa)と測定温度との関係につき、最小自乗法を用いた一次近似により求められる近似直線(但し該近似直線の相関係数R2がR2≧0.8のもののみを有効とした)の傾き(単位:MPa/℃)の値をB(E1)として算出した。
上記のtanδ(損失正接)の測定において、tanδが最大値を示した測定点とその前後2つずつの測定点の合計5測定点に着目し、該5測定点について、測定温度(単位:℃)の値をx、tanδの値をyとする以下の2次関数、
y=ax2+bx+c
により近似した。得られた2次近似曲線においてy(tanδ)が極大値をとるときのx(温度)(−b/2aに相当)をTmax(単位:℃)として算出した。
結果を表3、表4および図4に示す。
上記で求めたE1およびtanδの値より、tanδ(22℃)−P1を算出した。但し、
P1=0.0031×E1(22℃)+0.0503
である。結果を表3および表4に示す。
上記で求めたA(E1)の値より、A(E1)−P2を算出した。但し、
P2=−0.0414×E1(22℃)+0.0750
である。結果を表3および表4に示す。
上記で求めたB(E1)の値より、B(E1)−P3を算出した。但し、
P3=−0.0066×E1(22℃)+0.0200
である。結果を表3および表4に示す。
図7は、摩耗係数の評価方法について説明する図である。上記で作製した紙送りロール1を、下記のLL条件またはNN条件でそれぞれ半日以上放置した後、軸芯71の外周にゴム層72を形成した紙送りロールとテフロン(登録商標)板73との間に、ロードセル75に接続した紙74(富士ゼロックス社のGreen100紙)を挟み、紙送りロールの回転軸に荷重をかけることによって、紙に対する鉛直荷重W(単位:N)を付加した。該紙送りロールを矢印aの方向に下記の回転速度、すなわちロール外周面の周速(以下同じ)で回転させたときに作用する搬送力F(単位:N)をロードセル75で測定し、下記の式、
摩擦係数μ=F(単位:N)/W(単位:N)
から摩擦係数μを算出した。下記の条件における摩擦係数μを、それぞれμ(A)、μ(B)、μ(C)として求めた。
μ(A)
放置条件:LL条件(温度10℃、相対湿度15%)
鉛直荷重W:1N
回転速度:30mm/秒
μ(B)
放置条件:LL条件(温度10℃、相対湿度15%)
鉛直荷重W:2.55N
回転速度:300mm/秒
μ(C)
放置条件:NN条件(温度22℃、相対湿度55%)
鉛直荷重W:2.55N
回転速度:300mm/秒
μ変化率として、μ(A)とμ(C)との比μ(A)/μ(C)、およびμ(B)とμ(C)との比μ(B)/μ(C)を百分率で求めた。μ(A)/μ(C)およびμ(B)/μ(C)が大きい程、NN条件で放置した場合と比べたときのLL条件で放置した場合における摩擦係数μの低下率が小さくなる。結果を表5および表6に示す。
上記で作製した紙送りロール1を、LL条件(温度10℃、相対湿度15%)、NN条件(温度22℃、相対湿度55%)のそれぞれに半日以上放置した後、各々のロール外径を、レーザー寸法測定機(キーエンス社製「LS−3100」)を用いて測定し、常温環境から低温環境への移行時のロール外径変化量の指標として、外径変化量を、以下の式、
外径変化量(mm)=(LL条件放置後のロール外径(mm))−(NN条件放置後のロール外径(mm))
により評価した。値が0に近い程、NN条件で放置した場合と比べてLL条件で放置した場合におけるロール外径の収縮量が小さくなる。なお、ロール外径変化量は、紙送りロール4個の測定値の平均値として算出した。結果を表5および表6に示す。
上記で作製した紙送りロール2をNN条件(温度22℃、相対湿度55%)に6時間以上放置した後、図7に示す評価方法にて初期μを測定した。すなわち、軸芯71の外周にゴム層72を形成した紙送りロールとテフロン(登録商標)板73との間に、ロードセル75に接続した紙74(富士ゼロックス社のGreen100紙)を挟み、紙送りロールの回転軸に荷重をかけることによって、ゴム層72を紙に対する鉛直荷重W=2.55Nで押し付けた。次いで、温度22℃、相対湿度55%の条件下で、該紙送りロールを300mm/秒の回転速度で矢印aの方向に回転させたときに紙74に作用する搬送力F(単位:N)をロードセル75で測定し、下記の式、
摩擦係数μ=F(単位:N)/W(単位:N)
に従い摩擦係数μ(初期μ)を求めた。
通紙後μ保持率(%)=(通紙後残存μ)/(初期μ)×100
により評価した。値が100%に近い程、通紙後μ保持率が良好である。結果を表5および表6に示す。
上記で作製した紙送りロール2につき、初期および340000枚通紙後のロール外径を、レーザー寸法測定機(キーエンス社製「LS−3100」)を用い、NN条件で放置した後、NN条件にて測定し、通紙後外径変化量(mm)を、下記の式、
通紙後外径変化量(mm)=(通紙後ロール外径(mm))−(初期ロール外径(mm))
により評価し、比較例9を100とした指数で表わした。値が小さい程ロールの耐摩耗性が良好である。結果を表5および表6に示す。
Claims (9)
- ポリマー成分を少なくとも含有する紙送りロール用ゴム架橋物であって、前記ポリマー成分がエチレンプロピレン−ジエン共重合体を含有し、前記紙送りロール用ゴム架橋物における、測定温度:−84℃〜52℃、昇温速度:2℃/min、測定温度間隔:4℃、測定周波数f:10Hz、初期歪み:4mm、振幅:0.1mmの粘弾性測定条件で測定される動的弾性率E1[MPa]および損失正接tanδの値が、下記の式(1)、
tanδ(22℃)−(0.0031×E1(22℃)+0.0503)≦0 (1)
(式(1)中、E1(22℃)およびtanδ(22℃)は、それぞれ、動的弾性率E1[MPa]および損失正接tanδの22℃における値である)
を満たし、かつ、下記の式(2)および/または式(3)、
A(E1)−(−0.0414×E1(22℃)+0.0750)≧0 (2)
(式(2)中、A(E1)は、測定温度:10〜30℃における動的弾性率E1の測定値と測定温度との関係から、最小自乗法を用いた一次近似により求められる近似直線であって相関係数R2≧0.8である近似直線の傾き(単位:MPa/℃)である)、
B(E1)−(−0.0066×E1(22℃)+0.0200)≧0 (3)
(式(3)中、B(E1)は、測定温度:20〜40℃における動的弾性率E1の測定値と測定温度との関係から、最小自乗法を用いた一次近似により求められる近似直線であって相関係数R2≧0.8である近似直線の傾き(単位:MPa/℃)である)、
を満たす、紙送りロール用ゴム架橋物。 - 下記の式(4)、
Tmax−(−32℃)≦0 (4)
(式(4)中、Tmaxは、前記粘弾性測定条件においてtanδ(損失正接)が最大値をとる温度(単位:℃)である)
を満たす、請求項1に記載の紙送りロール用ゴム架橋物。 - 前記エチレンプロピレン−ジエン共重合体中のエチレンユニットの含有量が50質量%以上63質量%以下である、請求項1または2に記載の紙送りロール用ゴム架橋物。
- 前記ポリマー成分中の前記エチレンプロピレン−ジエン共重合体の含有量が50質量%以上である、請求項1〜3のいずれかに記載の紙送りロール用ゴム架橋物。
- 前記ポリマー成分中の前記エチレンプロピレン−ジエン共重合体の含有量が90質量%以上であり、かつ、前記エチレンプロピレン−ジエン共重合体中のエチレンユニットの含有量が50質量%以上62質量%以下である、請求項1または2に記載の紙送りロール用ゴム架橋物。
- 前記ポリマー成分中の前記エチレンプロピレン−ジエン共重合体の含有量が90質量%以上であり、かつ、前記エチレンプロピレン−ジエン共重合体中のエチレンユニットの含有量が50質量%以上61質量%以下である、請求項1または2に記載の紙送りロール用ゴム架橋物。
- 前記ポリマー成分の100質量部に対する軟化剤の配合量が15質量部以下とされる、請求項1〜6のいずれかに記載の紙送りロール用ゴム架橋物。
- 硫黄により架橋されてなる、請求項1〜7のいずれかに記載の紙送りロール用ゴム架橋物。
- 請求項1〜8のいずれかに記載の紙送りロール用ゴム架橋物をゴム層に用いた紙送りロール。
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110308 |
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Effective date: 20110509 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20120110 |