專利名稱：彈性體組合物和由彈性體組合物構(gòu)成的橡膠輥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種彈性體組合物和由該彈性體組合物構(gòu)成的橡膠輥。更具體地，本發(fā)明涉及一種具有橡膠彈性、耐候性和可加工性的彈性體組合物，它的耐磨性優(yōu)異，適合用于成像設(shè)備的送紙器上的橡膠輥，這種成像設(shè)備可以是噴墨打印機、激光打印機、靜電復(fù)印機和自動出納機(ATM)。
背景技術(shù)：
一種橡膠組分動力學(xué)交聯(lián)(dynamically crosslink動力學(xué))后，動力學(xué)交聯(lián)的熱塑性彈性體分散在熱塑性彈性體和/或熱塑性樹脂中，顯示出類似于硫化橡膠的性質(zhì)。進一步用設(shè)備對熱塑性樹脂進行加工，可以發(fā)現(xiàn)，動力學(xué)交聯(lián)的熱塑性彈性體適用于注射成型方法、擠出成型方法和吹塑成型方法中任何一種。另外，動力學(xué)交聯(lián)的熱塑性彈性體，不需要如成型后硫化這樣的熱處理工序，并且可以循環(huán)使用。因此，動力學(xué)交聯(lián)的熱塑性彈性體對環(huán)境的影響較小，而且易于降低生產(chǎn)成本。由于這些優(yōu)點，動力學(xué)交聯(lián)的熱塑性彈性體被用來制造高性能的燃料帶管、空氣阻隔軟管、汽車上的密封條，成像設(shè)備的送紙輥，等等。
用于制造上述產(chǎn)品的動力學(xué)交聯(lián)的熱塑性彈性體，對其耐磨性是有所要求的。當彈性體組合物被用來制造成像設(shè)備的送紙輥，技術(shù)上要求送紙輥的硬度較低，這樣它和紙之間才會產(chǎn)生較大的摩擦力。但同時，硬度較低的動力學(xué)交聯(lián)熱塑性彈性體，它的耐磨性就會差些。
目前已提出了許多方法用以改善動力學(xué)交聯(lián)熱塑性彈性體的耐磨性。
例如，在日本公開特許公報第11-236465號(專利文件1)中，氫化苯乙烯熱塑性彈性體和烯烴樹脂的混合物被作為基質(zhì)以一定量混入橡膠，該橡膠通過樹脂硫化而被動力學(xué)硫化。因此，包含有動力學(xué)交聯(lián)熱塑性彈性體的送紙橡膠輥的耐磨性就得到了改進。
在日本公開特許公報第2003-321580號(專利文件2)中，通過添加相容劑，可以使橡膠組分和有相反極性的熱塑性組分相容，從而有效的形成混合物合金。通過將耐候性優(yōu)異的無極性的橡膠和有極性且耐磨性優(yōu)異的熱塑性樹脂或/和熱塑性彈性體共混，可得到具有優(yōu)異耐磨性的熱塑性彈性體組合物。
在日本公開特許公報第2004-331781號(專利文件3)中，含有雙鍵的苯乙烯熱塑性彈性體(C)以一定比例加入到含有二烯橡膠和/或乙烯-丙烯-二烯橡膠的橡膠組分(以下稱EPDM橡膠)(A)中，并加入到氫化苯乙烯熱塑性彈性體和烯烴樹脂的混合物(B)中。這樣一來，就可增加彈性體組合物的強度和其耐磨性，具體說是提高了送紙輥或由彈性體組合物構(gòu)成的類似物在它空轉(zhuǎn)時的耐磨性。
交聯(lián)劑應(yīng)當能夠動力學(xué)交聯(lián)橡膠組分。對于上述發(fā)明的交聯(lián)劑，上述專利文件1(權(quán)利要求1)記載了樹脂交聯(lián)劑的使用，專利文件2(權(quán)利要求1)記載了樹脂交聯(lián)劑或有機過氧化物交聯(lián)劑的使用，專利文件3(權(quán)利要求2)記載了樹脂交聯(lián)劑的使用。
在用過氧化物交聯(lián)劑動力學(xué)交聯(lián)橡膠組分時，橡膠和樹脂的主鏈被切斷并交聯(lián)。于是當熱塑性彈性體組合物用于制造具有高耐磨性要求的產(chǎn)品時，其耐磨性還是有改進空間的。用過氧化物交聯(lián)劑使橡膠動力學(xué)交聯(lián)的方法所帶來的另一個問題是會導(dǎo)致組分分散不良，并且在組分捏合期間發(fā)生劇烈反應(yīng)。結(jié)果，捏合后組分被放電。因此組分不能被加工的可能性很高。
在橡膠組分用樹脂交聯(lián)劑動力學(xué)交聯(lián)時，二烯橡膠的分子或含雙鍵的EPDM的分子得以交聯(lián)，但是氫化苯乙烯熱塑性彈性體則難以交聯(lián)。因此，這使得該方法在耐磨性方面的改進會有所限制。
如上所述，從交聯(lián)劑角度看，上述公開的這些專利中耐磨性還是有改善空間的。
專利文件1日本日本公開特許公報No.11-236465專利文件2日本日本公開特許公報No.2003-321580專利文件3日本日本公開特許公報No.2004-331781發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明旨在解決上面提到的問題。因此本發(fā)明的目的是提供一種彈性體組合物，它具有硫化橡膠的橡膠彈性和樹脂的耐候性和可加工性、以及優(yōu)異的耐磨性；還提供一種由彈性體組合物構(gòu)成的橡膠輥，其具有高摩擦系數(shù)，并且耐用，例如，能夠長時期保持較高的摩擦系數(shù)。
為了達到這一目的，本發(fā)明提供了一種彈性體組合物，基于100質(zhì)量份含有二烯橡膠和/或乙烯-丙烯-二烯橡膠的橡膠組分，它還包含2～150質(zhì)量份熱塑性彈性體和熱塑性樹脂的混合物，50～250質(zhì)量份軟化劑，0.2～3質(zhì)量份用作交聯(lián)劑的有機過氧化物，2～20質(zhì)量份樹脂交聯(lián)劑。該橡膠組分動力學(xué)交聯(lián)后，分散到由熱塑性彈性體和熱塑性樹脂的混合物中。
本發(fā)明的發(fā)明者對于在橡膠組分交聯(lián)后如何使分散在熱塑性彈性體和/或熱塑性樹脂中的已經(jīng)動力學(xué)交聯(lián)的熱塑性彈性體進行交聯(lián)的交聯(lián)方法做了大量研究。結(jié)果，他們發(fā)現(xiàn)，動力學(xué)交聯(lián)的熱塑性彈性體的耐磨性，可以通過添加有機過氧化物和按特定比例添加樹脂交聯(lián)劑到已動力學(xué)交聯(lián)的熱塑性彈性體中得到提高。
作為包含在本發(fā)明的彈性體組合物中的有機過氧化物，可以使用能交聯(lián)橡膠組分的化合物。例如可例舉，過氧化苯甲酰、1，1-二(叔丁基過氧基)-3，3，5-三甲基環(huán)己烷、2，5-二甲基-2，5-二(過氧化苯甲酰)己烷、二-(叔丁基過氧基)二異丙苯、1，4-二(叔丁過氧異丙基)苯、苯甲酸二過氧化叔丁酯、苯甲酸過氧化叔丁酯、過氧化二異丙苯、叔丁基過氧化異丙苯、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基過氧基)己烷、二-叔丁基有機過氧化物、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基過氧基)-3-己烷。這些有機過氧化物可以單獨使用，也可以把兩種或幾種混合在一起使用。
基于100質(zhì)量份橡膠組分，有機過氧化物的混合量設(shè)定為0.2～3質(zhì)量份。如果有機過氧化物混合量少于0.2質(zhì)量份，彈性體和樹脂就不能充分交聯(lián)。于是就不能達到提高彈性體組合物的耐磨性的效果。另一方面，如果有機過氧化物混合量大于3質(zhì)量份，彈性體組合物的性能就會下降，這是因為分子鏈被切斷且發(fā)生分散不良。這樣一來，就很難對彈性體組合物進行加工了。
基于100質(zhì)量份橡膠組分，有機過氧化物混合量的下限優(yōu)選為0.5質(zhì)量份，更優(yōu)選為1.0質(zhì)量份。相對于100質(zhì)量份橡膠組分，有機過氧化物的混合量的上限優(yōu)選為2.5質(zhì)量份，更優(yōu)選為2.0質(zhì)量份。
可以將共交聯(lián)劑同有機過氧化物一起使用。共交聯(lián)劑本身交聯(lián)并與橡膠分子反應(yīng)并使其交聯(lián)，于是形成完整的彈性體組分聚合物。通過橡膠組分和共交聯(lián)劑的共交聯(lián)，交聯(lián)后分子的分子量增加，于是彈性體組合物的耐磨性能得到提高。
作為共交聯(lián)劑使用的化合物可例舉，多官能團單體、甲基丙烯酸的金屬鹽類或丙烯酸的的金屬鹽類、甲基丙烯酸酯、芳烴類乙烯基化合物、雜環(huán)類乙烯基化合物、烯丙基類化合物、利用1，2-聚丁二烯和二肟類官能團的多官能團聚合物。
當把共交聯(lián)劑和有機過氧化物一起添加到橡膠組分中時，共交聯(lián)劑的加入量是和共交聯(lián)劑的種類及其他組分的種類有關(guān)的。但是基于100質(zhì)量份橡膠組分而言，共交聯(lián)劑的混合量應(yīng)該為5質(zhì)量份以上且20質(zhì)量份以下，更優(yōu)選為10質(zhì)量份以上且15質(zhì)量份以下。
本發(fā)明中，彈性體組合物中包含的樹脂交聯(lián)劑是合成樹脂。通過加熱經(jīng)捏合的彈性體組合物的組分，使橡膠發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。作為樹脂交聯(lián)劑可例舉酚醛樹脂、三聚氰胺·甲醛樹脂、三嗪·甲醛縮聚物、六甲氧基甲基·三聚氰胺樹脂。優(yōu)選使用酚醛樹脂。
對于酚醛樹脂，苯酚類組分可以是苯酚、烷基苯酚、甲酚、二甲苯酚、間苯二酚，通過使苯酚類組分和醛類(如，甲醛、乙醛、糠醛)反應(yīng)，可以合成得到酚醛樹脂。也可以使用鹵代酚醛樹脂，這類鹵代酚醛樹脂至少具有一個鹵素原子連接在酚醛樹脂的醛類單元上。
更優(yōu)選為使用由甲醛和在苯的鄰位或?qū)ξ贿B有烷基的烷基苯酚反應(yīng)得到的烷基苯酚-甲醛樹脂。因為烷基苯酚-甲醛樹脂和橡膠的相容性好，且反應(yīng)活性大，所以選用這種樹脂交聯(lián)劑能使交聯(lián)反應(yīng)相對較早地開始。烷基苯酚-甲醛樹脂上的烷基基團有1～10個碳原子。更具體地來說，這種烷基基團可以是甲基、乙基、丙基、丁基?？蓛?yōu)選鹵代烷基苯酚-甲醛樹脂。
對于樹脂交聯(lián)劑，可以使用改性烷基苯酚樹脂和烷基苯酚硫化物樹脂。烷基苯酚硫化物樹脂是指通過硫化的對位叔丁基苯酚和醛類的加成縮合形成的。
基于100質(zhì)量份橡膠組分，樹脂交聯(lián)劑的混合量設(shè)定為2～20質(zhì)量份。如果樹脂交聯(lián)劑的用量少于2質(zhì)量份，橡膠組分無法充分交聯(lián)。于是彈性體組合物的耐磨性就較差。另一方面，如果樹脂交聯(lián)劑的混合量大于20質(zhì)量份，那么由彈性體組合物做成的橡膠輥會太硬，以至它和紙張的摩擦力會比較小。所以，基于100質(zhì)量份橡膠組分，樹脂交聯(lián)劑的混合量優(yōu)選為5～15質(zhì)量份。
有機過氧化物和樹脂交聯(lián)劑的混合比例沒有具體的限定。但是優(yōu)選為(有機過氧化物的混合量)∶(樹脂交聯(lián)劑的混合量)＝1∶1～40，更優(yōu)選為1∶1～20。
本發(fā)明的彈性體組合物，至少包含一種選自二烯烴類橡膠和/或EPDM橡膠的橡膠組分。
作為用于本發(fā)明的二烯烴類橡膠，可以是，天然橡膠(NR)、丁基橡膠(IIR)、異戊橡膠(IR)、丁二烯橡膠(BR)、丁苯橡膠(SBR)、氯丁橡膠(CR)、丁腈橡膠(NBR)、1，2-聚丁二烯橡膠。這些二烯橡膠可以單獨使用，也可以一種或幾種混合在一起使用。
EPDM橡膠包括不充油EPDM橡膠和充油的EPDM橡膠。不充油的EPDM橡膠由一種橡膠組分組成。而充油的EPDM橡膠由橡膠組分和充油劑組成。不管是充油的EPDM橡膠還是不充油的EPDM橡膠都可以在本發(fā)明中使用。EPDM橡膠中的二烯烴單體可例舉，二環(huán)戊二烯、亞甲基降冰片烯、亞乙基降冰片烯、1，4-己二烯、環(huán)辛二烯。
橡膠組分中的橡膠可包括除了二烯橡膠和EPDM橡膠之外的其他橡膠。那些其他橡膠可以是，乙丙橡膠、丙烯酸類橡膠、氯磺酸聚乙烯。
本發(fā)明的彈性體組合物主要包含EPDM橡膠作為其橡膠組分。EPDM橡膠在整個橡膠組分中所占的比例優(yōu)選不少于50％，更優(yōu)選為不少于80％，最優(yōu)選不少與95～100％。EPDM橡膠的主鏈由飽和碳氫鍵組成，不包含雙鍵。所以，EPDM橡膠即使暴露在高濃度的臭氧環(huán)境下，或用光束照射，其分子主鏈也幾乎不會被打斷。因此，用含有EPDM橡膠的彈性體組合物做成的產(chǎn)品，如，橡膠輥，具有很好的耐候性。
本發(fā)明的彈性體組合物含有熱塑性彈性體和熱塑性樹脂的混合物。優(yōu)選熱塑性彈性體和熱塑性樹脂相互混合后，它們的混合物可以作為彈性體使用。這是因為，所制得的含有分散在熱塑性彈性體和熱塑性樹脂中的橡膠組分的彈性體組合物具有較小硬度。
通常所知的熱塑性彈性體都可以用作上述的熱塑性彈性體。具體來說，可以例舉苯乙烯彈性體、聚氯乙烯、氯乙烯彈性體、烯烴彈性體、聚氨酯彈性體、酯類彈性體、酰胺類彈性體、離子鍵彈性體、亞乙基丙烯酸乙酯(EEA)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)。
在上述這些熱塑性彈性體中，優(yōu)選使用苯乙烯彈性體，它可以是，一種嵌段共聚物，這是由主要由苯乙烯單體組成的聚合物鏈段(A)和主要由共軛二烯烴化合物組成的鏈段(B)嵌段共聚而成；它也可以是，氫化嵌段共聚物，其中，上述嵌段共聚物的含有共軛二烯的聚合單元被氫化。對于苯乙烯類單體，它可以是，苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、叔丁基苯乙烯。這些單體可以單獨使用，也可以一種或幾種混合在一起使用。在苯乙烯類單體中，優(yōu)選為苯乙烯。對于共軛二烯烴類化合物，它可以是，丁二烯、異戊二烯、氯丁二烯、2，3-二甲基丁二烯。這些共軛二烯烴類化合物可以單獨使用，也可以二種或幾種混合在一起使用。
對于苯乙烯類彈性體，具體可以是，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯共聚物(SIS)、苯乙烯-乙烯/丁二烯-苯乙烯共聚物(SEBS)、苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯共聚物(SEPS)、苯乙烯-乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯共聚物(SEEPS)。
在苯乙烯類彈性體中，優(yōu)選使用氫化苯乙烯熱塑性彈性體，更優(yōu)選為使用苯乙烯-乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯共聚物(SEEPS)。
對于熱塑性樹脂，通常所知的熱塑性樹脂都可是使用。例如，可以使用烯烴類樹脂、聚苯乙烯(PS)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、尼龍。優(yōu)選使用烯烴類樹脂。對于烯烴類樹脂，可以是，聚乙烯、聚丙烯、亞乙基丙烯酸乙酯樹脂、亞乙基乙酸乙烯酯樹脂、乙烯-甲基丙烯酸酯樹脂、離子鍵樹脂。在這些烯烴類樹脂中，優(yōu)選使用聚丙烯或是聚乙烯。更優(yōu)選為聚丙烯。
本發(fā)明的彈性體組合物，基于100質(zhì)量份橡膠組分，包含2～150質(zhì)量份熱塑性彈性體和熱塑性樹脂的混合物。
如果熱塑性彈性體和熱塑性樹脂的混合物的混合量少于2質(zhì)量份，那么樹脂組分的含量就會太少，以至于不能使橡膠組分很好地分散到基質(zhì)中，于是使彈性體組合物的加工變得困難，由彈性體組合物做成的產(chǎn)品的強度會比較低，耐磨性也會比較差。另一方面，如果熱塑性彈性體和熱塑性樹脂的混合物的混合量大于150質(zhì)量份，那么樹脂組分的含量就會太多，以至于彈性體組合物硬度太大。如果把彈性體組合物做成的橡膠輥用作送紙輥，它和紙張的摩擦系數(shù)就會較小而且耐磨性也較低。
熱塑性彈性體和熱塑性樹脂的混合比例，大致根據(jù)所用的彈性體和樹脂的種類而決定。優(yōu)選比例為，基于100質(zhì)量份熱塑性彈性體，使用大于1質(zhì)量份且小于100質(zhì)量份的熱塑性樹脂。如果熱塑性樹脂的用量少于1質(zhì)量份，那么就不能達到混合熱塑性樹脂和熱塑性彈性體的效果。另一方面，如果熱塑性樹脂的用量大于100質(zhì)量份，那么混合物就不能被當作彈性體。更優(yōu)選為，基于100質(zhì)量份熱塑性彈性體，熱塑性樹脂的用量為20～80質(zhì)量份。
本發(fā)明的彈性體組合物中，基于100質(zhì)量份橡膠組分，含有50～250質(zhì)量份軟化劑。如果軟化劑的用量少于50質(zhì)量份，那么把彈性體組合物加工成產(chǎn)品，并把彈性體組合物鑄模成具有低硬度的橡膠輥都會變得困難。另一方面，軟化劑的混合量大于250質(zhì)量份時，由彈性體組合物做成橡膠輥的強度較低，它的耐磨性也較差。
石油基軟化劑和增塑劑可以在本發(fā)明中使用。石油基軟化劑，可以是礦物油，例如芳族油、環(huán)烷油、石蠟油、由碳氫低聚物組成的合成油、操作油。對于增塑劑，可以使用，鄰苯二甲酸酯、己二酸酯增塑劑、癸二酸酯增塑劑、磷酸酯增塑劑、聚醚增塑劑、聚酯增塑劑。
在本發(fā)明中，優(yōu)選石蠟油作為軟化劑。石蠟油中優(yōu)選不含有芳香族碳氫化合物的石蠟油。這是因為即使含有少量的芳香烴的石蠟油也會污染紙張。在本發(fā)明中，最優(yōu)選的軟化劑是石蠟操作油。
本發(fā)明中的彈性體組合物必要時可含有填料。對于填料，可以使用二氧化硅粉末、炭黑、粘土、滑石、碳酸鈣、二代亞磷酸鹽、堿式碳酸鎂、氧化鋁。填料含量優(yōu)選不超過整個彈性體組合物質(zhì)量的15mass％。其理由如下，填料的加入，可以有效提高彈性體組合物的拉伸強度和撕裂強度。但是，如果彈性體組合物中的填料量太大，那么彈性體組合物的撓性就會降低。于是，由彈性體組合物做成的橡膠輥，其摩擦系數(shù)就會比較小。
本發(fā)明的彈性體組合物中，除了以上這些組分，還可加入一些添加劑，例如，防老化劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、滑潤劑、顏料、抗靜電劑、阻燃劑、中和劑、成核劑、消泡劑。
聚合物組分的混合總量(橡膠組分+熱塑性彈性體+熱塑性樹脂+樹脂交聯(lián)劑+其他添加樹脂)，但不包括非聚合物組分，例如軟化劑、填料，占整個彈性體組合物的總量，優(yōu)選設(shè)為40～95質(zhì)量份，更優(yōu)選為59～95質(zhì)量份。
聚合物組分的混合總量占整個彈性體組合物的總量，設(shè)定為不小于40質(zhì)量份，以確保彈性體組合物的耐磨性。聚合物組分的混合總量占整個彈性體組合物的總量，設(shè)為不大于95質(zhì)量份以確保彈性體組合物在捏合過程中的可操作性和它的成模性。
在本發(fā)明的彈性體組合物中，橡膠組分用交聯(lián)劑進行動力學(xué)交聯(lián)，并且使該橡膠組分分散到熱塑性彈性體和熱塑性樹脂混合物中。
橡膠組分可在鹵素存在下進行動力學(xué)交聯(lián)，鹵素可以是，氯、溴、氟或是碘。為了在動力學(xué)交聯(lián)時，有鹵素的存在，彈性體組合物包含氯化樹脂交聯(lián)劑，或是鹵元素供體。鹵元素供體可以是氯化錫，例如，四氯化錫、氯化鐵、及氯化銅。鹵元素供體可以單獨使用，也可以兩種或幾種混合使用。
可使用交聯(lián)助劑(活化劑)，以幫助交聯(lián)反應(yīng)更好地進行。金屬氧化物可用作交聯(lián)助劑。在金屬氧化物中，優(yōu)選氧化鋅和碳酸鋅。
本發(fā)明中彈性體組合物可以通過以下方法制得。
將橡膠組分、熱塑性彈性體和熱塑性樹脂的混合物、軟化劑、有機過氧化物、作為交聯(lián)劑使用的樹脂交聯(lián)劑，以及其他需要時加入的添加劑加入到一臺捏合機中，進行捏合。捏合機可以是亨舍爾混合機、超混合機、轉(zhuǎn)筒式混合機。捏合過的組分再被加入到一臺單螺桿擠出機、雙螺桿擠出機、或捏合機中。其后，所有的組分被加熱到150～250℃，以使橡膠組分分散到熱塑性彈性體和熱塑性樹脂的混合物中，同時，橡膠組分用交聯(lián)劑進行動力學(xué)交聯(lián)。
本發(fā)明的彈性體組合物可以有很多種用途。最重要的是優(yōu)選將彈性體組合物用作辦公室自動化設(shè)備的送紙器組件，這些自動化設(shè)備可以是復(fù)印機、打印機、傳真機、ATM機，等等。更具體地，彈性體組合物可以被用于形成隔片或隔墊，以防止多張紙一起被輸送，彈性體組合物還可形成送紙輥。彈性體組合物特別優(yōu)選用于構(gòu)成送紙輥，例如，供紙輥、紙張傳送輥、卸紙輥，也可以作為成像設(shè)備的供紙裝置類似組件。
本發(fā)明提供了一種橡膠輥，它是用本發(fā)明中的彈性體組合物模塑制成的。
橡膠輥可有任何構(gòu)型，只要橡膠輥在其表面至少有一層是用本發(fā)明的彈性體組合物做成的。但如果橡膠輥只有一層是用本發(fā)明的橡膠彈性體做成的，那么這種橡膠輥構(gòu)型簡單，且這種構(gòu)造從生產(chǎn)過程的管理和制造成本來看，都有優(yōu)越性。本發(fā)明所用的橡膠輥，具有一根插入其中心的金屬或陶瓷材質(zhì)的軸。
本發(fā)明的橡膠輥的厚度設(shè)定為1～20mm，更優(yōu)選為2～20mm。如果橡膠輥的厚度小于1mm，那么橡膠輥就失去了彈性。這樣一來，橡膠輥的輸送性能就會下降。另一方面，如果橡膠輥的厚度大于20mm，橡膠輥就會太大，那么在復(fù)印機、打印機、及其他設(shè)備上安裝橡膠輥都會變得困難。
本發(fā)明的橡膠輥的硬度，根據(jù)JIS K 6253進行測試，測得其硬度為20以上且50以下，這是因為橡膠輥的硬度在20～50之間的話，顯示較好的撓性。當橡膠輥以相對較小的力壓在紙上或薄膜上的話，橡膠輥充分形變，并和紙張和薄膜有很大的接觸面積。如果橡膠輥的硬度小于20，其磨損量大。如果橡膠輥的硬度大于50，那么會造成在送紙過程中，橡膠輥無法送紙的問題。橡膠輥的硬度更優(yōu)選為30以上且50以下，最優(yōu)選為35以上且45以下。
本發(fā)明的橡膠輥可以按照以下方法制造。
本發(fā)明的彈性體組合物從雙螺桿擠出機中擠出從而制得粒料，然后該粒料再從擠出機中呈管狀擠出。管子被切斷后得到橡膠輥?；蛘撸Ａ嫌米⑸涑尚蜋C進行注射成型，形成管狀物，成型后的管子表面進行拋光處理，然后被切成需要的尺寸，這樣就得到了橡膠輥。
本發(fā)明的彈性體組合物表現(xiàn)出優(yōu)異的耐磨性，這是因為其中包含特定量的有機過氧化物作為交聯(lián)劑，以及特定量的與有機過氧化物組合使用的樹脂交聯(lián)劑。
在本發(fā)明的彈性體組合物中，橡膠組分被動力學(xué)交聯(lián)，使其能夠分散到熱塑性彈性體和熱塑性樹脂的混合物中。因此，彈性體組合物表現(xiàn)出類似于硫化橡膠的彈性，同時也表現(xiàn)出類似于樹脂的優(yōu)異的耐候性，而且它適用于注射成型方法，擠出成型方法，吹塑成型方法中的任何一種。此外，不同于硫化橡膠，熱塑性彈性體不需要熱處理步驟，如成型后的硫化步驟，而且它還可以重復(fù)利用。因此，彈性體組合物對環(huán)境的影響較小，而且易于降低總生產(chǎn)成本。
本發(fā)明的橡膠輥有較高的摩擦系數(shù)，并且它的硬度為30～50。因此，當橡膠輥作為送紙輥裝在如復(fù)印機、打印機等辦公設(shè)備上時，送紙輥有很好的送紙性能，而且能夠防止如無法送紙這樣在送紙過程中產(chǎn)生的問題。


圖1是一設(shè)備的圖解，該設(shè)備是用來測試本發(fā)明的實施方式中的摩擦系數(shù)。
具體實施例方式
本發(fā)明的實施方式的說明如下。
所述實施方式的彈性體組合物包含由EPDM(乙烯-丙烯-二烯橡膠)組成的橡膠組分；氫化苯乙烯熱塑性彈性體和聚丙烯(一種熱塑性樹脂)的混合物；由石蠟操作油組成的軟化劑；酚醛樹脂交聯(lián)劑；作為交聯(lián)劑使用的有機過氧化物，它由2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基過氧基)己烷組成。橡膠組分用交聯(lián)劑動力學(xué)交聯(lián)，以使橡膠組分分散到熱塑性彈性體和熱塑性樹脂的混合物中。
基于100質(zhì)量份橡膠組分，酚醛樹脂交聯(lián)劑的用量應(yīng)大于1.0質(zhì)量份且小于2.0質(zhì)量份。同樣的，基于100質(zhì)量份橡膠組分，由2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基過氧基)己烷組成的有機過氧化物的用量設(shè)定大于5質(zhì)量份且小于15質(zhì)量份。
有機過氧化物和樹脂交聯(lián)劑的混合比例設(shè)定為如下(有機過氧化物的混合量)∶(樹脂交聯(lián)劑的混合量)＝1∶1～10，更優(yōu)選為1∶2～10。
如上所述，彈性體組合物包含EPDM橡膠作為它的橡膠組分，且包含氫化苯乙烯熱塑性彈性體和聚丙烯的混合物。
基于100質(zhì)量份EPMD橡膠，氫化苯乙烯熱塑性彈性體和聚丙烯的混合物的用量設(shè)定為30～100質(zhì)量份，更優(yōu)選為50～90質(zhì)量份。至于氫化苯乙烯熱塑性彈性體和聚丙烯混合物的混合比例，基于100質(zhì)量份氫化苯乙烯熱塑性彈性體，聚丙烯的加入量設(shè)定為10～80質(zhì)量份，更優(yōu)選為20～60質(zhì)量份。
基于100EPDM橡膠，石蠟操作油的用量為100～250質(zhì)量份，更優(yōu)選為150～250質(zhì)量份。
在本發(fā)明的彈性體組合物中，優(yōu)選含有氧化鋅作為交聯(lián)助劑。基于100質(zhì)量份EPDM橡膠，氧化鋅的用量設(shè)定為1～10質(zhì)量份。
當把上述這些組分按所需的混合比例加入到轉(zhuǎn)鼓式捏合機，它們在150～300℃中進行捏合，更優(yōu)選為200～250℃，捏合時間定為1～60分鐘，更優(yōu)選為5～30分鐘。捏合后的組分被送入到雙螺桿擠出機中，對橡膠組分進行動力學(xué)交聯(lián)，此時的溫度設(shè)為150～250℃，更優(yōu)選為200℃。因此，橡膠組分能被均一地分散到氫化苯乙烯熱塑性彈性體和聚丙烯的混合物中，從而得到本發(fā)明的彈性體組合物粒料。
然后，再把彈性體組合物粒料，在190～230℃的溫度下，從單螺桿擠出機中呈管狀擠出，用加壓裝置或者用粘合劑使兩者相互粘合，將金屬軸插入到管子的芯部。用這種方法，就制得了本發(fā)明的橡膠輥。
一種近似于D狀的軸通過加壓裝置被插入到圓柱狀的橡膠輥的芯部中。因此，可以得到一種近似于D狀的橡膠輥?？梢栽诒景l(fā)明的橡膠輥的表面形成滾花凹槽。
通過上述加工過程制得的橡膠輥，用JIS K 6253測試它的硬度，其硬度介于30～50之間。
實施例本發(fā)明的實施例和比較例詳述如下。
按照表1中的混合比例制得彈性體組合物，制取實施例和比較例的橡膠輥。通過下述方法，評價每個橡膠輥的硬度、耐磨性、摩擦系數(shù)。表1列出了評價結(jié)果。
表1

最上一欄的E和CE分別代表實施例和比較例。
表1中列出的各項組分，所用的產(chǎn)品如下所示。
·EPDM橡膠Sumitomo化學(xué)公司生產(chǎn)的“Esprene 505A”·熱塑性彈性體氫化苯乙烯熱塑性彈性體(Kuraray Co.，Ltd.生產(chǎn)的“Septon 4077”)·熱塑性樹脂聚丙烯(Janpan Polypropylene公司生產(chǎn)的“Novatec PP”)
·軟化劑石蠟操作油(Idemitsu Kosan Co.，Ltd.生產(chǎn)的“Diana Process Oil PW-380”)·有機過氧化物2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基過氧基)己烷(NOFCorporation生產(chǎn)的“Perhexa25B-40”，純度為40％)·樹脂交聯(lián)劑酚醛樹脂交聯(lián)劑(TaokaChemical Co.，Ltd.生產(chǎn)的“Tackrol 250-III”)·交聯(lián)助劑鋅白(Mitsui Mining and Smelting Co.，Ltd.生產(chǎn)的“Zinc White No.1”)橡膠輥按下列方法制得各個組分的重量稱過之后，EPDM樹脂、熱塑性彈性體、熱塑性樹脂、軟化劑、有機過氧化物、樹脂交聯(lián)劑、交聯(lián)助劑加入到滾筒中，相互混合10分鐘。在EPDM樹脂在200℃的雙螺桿擠出機(由IIbeck Inc.生產(chǎn)的HTM 38)中動力學(xué)交聯(lián)之后，得到彈性體組合物。然后，彈性體組合物從擠出機中擠出，得到粒料。
接著，粒料以20rpm的速度從單螺桿擠出機中(Kasamatsu Kako Kenkyusho Inc.制造的Φ50擠出機)呈管狀形式擠出，這時的溫度為190～230℃，這樣就得到了成型的產(chǎn)品，其外徑為22mm，內(nèi)徑為18mm。管狀成型產(chǎn)品被切斷，得到橡膠輥，其寬度為15mm，一根軸被插入和固定到管子的芯部。
測試橡膠輥的硬度、耐磨性及摩擦系數(shù)的方法如下所示。
硬度每根橡膠輥的硬度都在23℃室溫下，根據(jù)JIS K 6253測得。
耐磨性實施例和比較例中的每根橡膠輥被裝在復(fù)印機上，用作送紙輥。把20000張A4的紙(由FuJi Xerox Office Supply Corporation生產(chǎn))在23℃的溫度下，相對濕度55％的情況下，連續(xù)10小時送到復(fù)印機中。在測試前和測試后，稱量每根橡膠輥的質(zhì)量，以得出每根橡膠輥的磨損程度。在表1中，每根橡膠輥的摩擦系數(shù)都是相對于比較例1的橡膠輥的摩擦系數(shù)設(shè)定為100的指數(shù)。指數(shù)值越大，表示耐磨性越好。
摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)用如圖1所示設(shè)備來測試。
如圖1黑箭頭所示，通過對橡膠輥1的軸2施加250gf的垂直負荷(W)，使每個橡膠輥1壓向平板3上，把A4的PPC紙4(由FuJi Xerox Office Supply Corporation生產(chǎn))夾在輥1和平板3之間。PPC紙和負荷槽5相連。橡膠輥1的圓周轉(zhuǎn)速為300mm/秒，方向見圖1箭頭(a)所示，溫度為23℃，相對濕度為55％。在圖1白箭頭所示的方向產(chǎn)生的力F(gf)可以通過負荷槽5測得。摩擦系數(shù)μ可以由測得的力F(gf)和負荷W(250gf)通過運用如下所示的公式(1)，計算得到。
在表1中，每根橡膠輥的摩擦系數(shù)是用相對于比較例1的橡膠輥的摩擦系數(shù)設(shè)定為100的指數(shù)來表示的，指數(shù)值越大，表示摩擦系數(shù)越大。于是，有高摩擦系數(shù)的橡膠輥具有優(yōu)異的送紙性能。
μ＝F(gf)/W(gf)..................公式1通過表1的數(shù)據(jù)可以證實，在耐磨性或摩擦系數(shù)方面，比較例2～6的橡膠輥的性能比比較例1差，而實施例1，2的橡膠輥的性能不管在耐磨性或摩擦系數(shù)方面都比比較例1好。
權(quán)利要求
1.一種彈性體組合物，基于所含有的橡膠組分100質(zhì)量份，還含有2～150質(zhì)量份熱塑性彈性體和熱塑性樹脂混合物，50～250質(zhì)量份軟化劑，0.2～3.0質(zhì)量份作為交聯(lián)劑使用的有機過氧化物，和2～20質(zhì)量份樹脂交聯(lián)劑，所述橡膠組分包含二烯橡膠和/或乙烯-丙烯-二烯橡膠，其中，所述橡膠組分用所述交聯(lián)劑動力學(xué)交聯(lián)，以使所述橡膠組分分散到所述熱塑性彈性體和熱塑性樹脂的混合物中。
2.如權(quán)利要求1所述的彈性體組合物，其其特征在于，所述熱塑性彈性體是氫化苯乙烯熱塑性彈性體。
3.一種使用如權(quán)利要求1所述的彈性體組合物模塑成型得到的橡膠輥。
4.一種使用如權(quán)利要求2所述的彈性體組合物模塑成型得到的橡膠輥。
5.如權(quán)利要求3所述的橡膠輥，其特征在于，所述橡膠輥根據(jù)JIS K 6253測得的硬度為20以上、50以下。
6.如權(quán)利要求4所述的橡膠輥，其特征在于，所述橡膠輥根據(jù)JIS K6253測得的硬度為20以上、50以下。
7.如權(quán)利要求3所述的橡膠輥，其特征在于，所述橡膠輥用作成像設(shè)備的送紙輥。
8.如權(quán)利要求4所述的橡膠輥，其特征在于，所述橡膠輥用作成像設(shè)備中的送紙輥。
9.如權(quán)利要求5所述的橡膠輥，其特征在于，所述橡膠輥用作成像設(shè)備的送紙輥。
10.如權(quán)利要求6所述的橡膠輥，其特征在于，所述橡膠輥用作成像設(shè)備的送紙輥。
全文摘要
一種彈性體組合物，基于100質(zhì)量份橡膠組分(該橡膠組分包含二烯橡膠和/或乙烯－丙烯－二烯烴橡膠)，該彈性體組合物還包含2～150質(zhì)量份熱塑性彈性體和熱塑性樹脂混合物，50～250質(zhì)量份軟化劑，0.2～3.0質(zhì)量份作為交聯(lián)劑使用的有機過氧化物，2～20質(zhì)量份樹脂交聯(lián)劑。橡膠組分進行動力學(xué)交聯(lián)，以使橡膠組分分散到熱塑性彈性體和熱塑性樹脂的混合物中。
文檔編號C08K5/14GK1955216SQ20061013740
公開日2007年5月2日 申請日期2006年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月18日
發(fā)明者皆越亮 申請人:住友橡膠工業(yè)株式會社