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一种给纸辊，其内层和外层均由橡胶组成，其内层的外表面和外层的内表面紧密接触，其间没有间隙。内层橡胶组分由丁基橡胶组成。外层橡胶组分由三元乙丙橡胶、硅橡胶或聚氨酯橡胶组成。内层的JIS－A硬度设定为不大于10度，外层的JIS－A硬度设定为不小于25度且不大于60度。

1.  一种给纸辊，含有均由橡胶组成的内层和外层，所述内层的外表面与所述外层的内表面紧密接触，其间没有间隙，其特征在于，
所述内层的橡胶组分由丁基橡胶组成，所述外层的橡胶组分由三元乙丙橡胶、硅橡胶或聚氨酯橡胶组成；并且
所述内层的JIS-A硬度不大于10度，并且所述外层的JIS-A硬度不小于25度且不大于60度。

2.  如权利要求1所述的给纸辊，其特征在于，在所述内层和所述外层之间不使用粘合剂的条件下所述外层整体固定于所述内层的外表面。

3.  如权利1所述的给纸辊，其特征在于，所述外层的JIS-A硬度与所述内层的JIS-A硬度的差值在15～55度范围内。

4.  如权利2所述的给纸辊，其特征在于，所述外层JIS-A硬度与所述内层JIS-A硬度的差值在15～55度范围内。

5.  如权利1所述的给纸辊，其特征在于，所述外层的外表面的初始摩擦系数不小于1.5。

6.  如权利2所述的给纸辊，其特征在于，所述外层的外表面的初始摩擦系数不小于1.5。

7.  如权利3所述的给纸辊，其特征在于，所述外层的外表面的初始摩擦系数不小于1.5。

8.  如权利4所述的给纸辊，其特征在于，所述外层的外表面的初始摩擦系数不小于1.5。

给纸辊
本非临时申请要求2005年11月15日提交的日本专利申请No(s).2005-330074的优先权35U.S.C.§119(a)，其中全部内容引入本文以作参考。
                              技术领域
本发明涉及一种用于复印机、打印机、传真机、自动柜员机(ATM)等的给纸设备的给纸辊。更具体地讲，在本发明的给纸辊中，安装在一根轴外表面的环形弹性部件(橡胶辊)具有双层的结构，包含内层和外层两部分，以减少摩擦系数的降低和抖动现象的发生。
                              背景技术
多种类型的给纸辊广泛用于静电复印机、各种打印机、传真机和自动出纳机等的给纸设备上。给纸辊是指在滚动过程中与纸接触，靠其表面与纸之间的摩擦而给纸的辊。给纸辊包括停纸辊、给纸辊、牵引辊和输送辊等。
用作给纸辊的橡胶辊材料，可以是天然橡胶、聚氨酯橡胶、三元乙丙橡胶、聚降冰片烯橡胶、硅橡胶和聚氯乙烯橡胶等等常用的材料。
很多用于给纸辊的橡胶辊具有由非发泡层组成的单层结构。具有单层结构的橡胶辊的摩擦系数易于随着给纸数量的增加而下降。因此，使得橡胶辊的给纸性能下降。所以由于纸在橡胶辊表面发生滑动会发生给纸缺损或抖动现象。近些年，有人建议使用具有双层结构或三层结构的橡胶辊来改善耐磨性并抑制摩擦系数的减小。
例如，日本专利申请公开No.2001-341862(专利文件1)公开了具有两层结构的橡胶辊，其由发泡内层和非发泡外层组成。在专利文件1中也公开了具有三层结构的橡胶辊，由非发泡内层、发泡中间层和非发泡外层组成。
在专利文件1中，橡胶辊具有良好的摩擦系数和适当的辊隙，发泡层的ASKER-C硬度调整为不大于50度，非发泡层的JIS-A硬度调整为不大于60度。具有三层结构的橡胶辊的内层使橡胶辊牢固地固定于轴上。
日本专利申请公开No.2002-48130(专利文件2)公开了具有三层结构的橡胶辊，其由非发泡的基底橡胶层(内层)、相对薄的非发泡中间层和形成于基底橡胶层外表面的外层组成。专利文件2中提出的基底橡胶层组合物可以有效地提高橡胶辊的抗疲劳性，并且抑制了渗出现象的产生，但是对中间层和外层的硬度没有具体说明。因此用作给纸辊的橡胶辊不能抑制其摩擦系数随着给纸量的增加而降低的现象发生，也不能抑制橡胶辊给纸时引起的抖动。
日本专利申请公开No.2002-347972(专利文件3)公开了由内层和外层组成的具有双层结构的橡胶辊。内层和外层的JIS-A硬度分别被调整到具体的范围。为了提高外层的耐磨性以及减少抖动现象的发生，外层的JIS-A硬度被调整在35度～50度的范围内，内层的JIS-A硬度被调整为不大于25度。
专利文件1和3中指出，在外层橡胶硬度高而内层橡胶硬度低时，会获得一种改善橡胶辊外层耐磨性和减少抖动现象的效果。但是在制造给纸辊时，没有考虑阻止橡胶组合物中的物质迁移到内外层之间，从而导致渗出现象的发生。因此，专利文件1和3公开的给纸辊还存在需要改进的地方。
专利文件1：日本专利申请公开No.2001-341862
专利文件2：日本专利申请公开No.2002-48130
专利文件3：日本专利申请公开No.2002-347972
                              发明内容
鉴于上述问题，进行了本发明的研究。因此，本发明的一个目的是通过制造一种摩擦系数高、耐磨性良好、摩擦系数随着给纸辊大量给纸后下降程度较低、并且当给纸辊给纸时可以最大程度减少抖动现象的发生、同时可以抑制组成给纸辊的橡胶组合物中所含物质迁移到内层和外层之间的给纸辊，从而提供一种可以长时间保持优良性能的给纸辊。
为了解决上述问题，本发明提供了一个内层和外层均由橡胶组成的给纸辊，其内层外表面和外层内表面接触十分紧密，中间没有缝隙。内层橡胶组分由丁基橡胶组成。外层橡胶组分由三元乙丙橡胶、硅橡胶或聚氨酯橡胶组成。内层的JIS-A硬度设定为10度以下。外层的JIS-A硬度设定为不小于25度，且不大于60度。
如上所述，给纸辊(下文中通常简称为“橡胶辊”或“辊”)由内层和外层组成，内外两层均由橡胶组成，且内层外表面与外层的内表面接触很紧密，之间没有缝隙。因此使得整个辊具有指定的相同硬度，并且它的外层紧贴在内层上。这样就可以防止辊的局部磨损，还可以防止外径变得不均匀。
如上所述，通过将JIS-A硬度设定为一个不大于10度的低硬度，可以保证给纸辊与纸的接触面积，防止摩擦系数的降低，并且减少抖动现象的发生。当内层的JIS-A硬度大于10度时，很难保证辊与纸接触的面积长时间保持稳定，也很难抑制辊摩擦系数的降低。内层的JIS-A硬度的下限为不小于“0”。“0”硬度是指由于辊有极低的硬度，以至于硬度计的指针不摆动而指向“0”。
通过将外层的JIS-A硬度设定为不小于25度也不大于60度，可以使辊的耐磨性和摩擦系数取得很好的平衡。当外层的JIS-A硬度小于25度时，辊的耐磨性降低。另一方面，当外层的JIS-A硬度大于60度时，辊的摩擦系数变小。因此，该辊不具足够的性能。
为了充分抑制给纸辊的摩擦系数下降和抖动现象发生，人们需要将外层13的JIS-A硬度与内层11的JIS-A硬度间的差值设定在15～55度的范围内。如果外层13的JIS-A硬度与内层11的JIS-A硬度差值小于15度，将不可能得到抑制抖动现象发生的效果。另一方面，如果外层13的JIS-A硬度与内层11的JIS-A硬度差值大于55度，外层将具有高的橡胶硬度，因此摩擦系数会降低。进一步优选外层13的JIS-A硬度与内层11的JIS-A硬度差值在20～50度的范围内。
外层表面的初始摩擦系数优选为不小于1.5，进一步优选设定为不小于2.0且不大于3.5。
如上所述，内层的橡胶组分由丁基橡胶组成。当使用三元乙丙橡胶(EPDM)作为内层橡胶组分时，可以将内层的JIS-A硬度设定为不大于10度。但是为了将JIS-A硬度减小到不大于10度，需要在EPDM橡胶中加入大量的软化剂(石蜡油)。这样该油会迁移到外层并且渗出。为了抑制油迁移到外层，必须在内层与外层之间设一道隔离层。本发明中，因为内层橡胶组分由丁基橡胶组成，可以在不加入大量的软化剂的条件下使内层的JIS-A硬度设定为不大于10度。这样可以防止油迁移到外层并渗出。所以不必在内层与外层之间设立隔离层以抑制油迁移到外层。因为丁基橡胶有较低抗冲击性和较高振动吸收性，所以可以有效地减少抖动现象发生。
如上所述，因为外层橡胶组分由三元乙丙橡胶、硅橡胶或聚氨酯橡胶组成，辊的耐臭氧性很出色。因为三元乙丙橡胶的大多数主链是由饱和的碳氢化合物组成，三元乙丙橡胶的主链不含大量的双键。因此即使三元乙丙橡胶暴露在高浓度的臭氧氛围下，或进行长时间光束照射，分子的主链也很难断裂。另外，硅橡胶和聚氨酯橡胶也是耐臭氧的。因为聚氨酯橡胶的机械性能出色，所以聚氨酯橡胶可以有效地提高辊橡胶组合物的耐磨性。
组成本发明给纸辊的橡胶层可以通过将上述橡胶组合物进行交联而得到。交联的形式不限定为具体的一种。可以用硫交联、金属盐交联、过氧化物交联、树脂交联和电子束交联。通常使用硫交联。在交联时也可将一种硫化促进剂与硫结合使用。根据使用条件，在硫化交联时，辊表面可能出现霜化现象。在这种情况下，可以使用树脂交联。
橡胶组合物中可适当含有软化剂、填料、增强剂等等。优选使用必要量的软化剂或者填料来调整内层和外层的硬度。
为了得到交联橡胶组合物的辊形模塑产品，要将上述的组分进行捏合。捏合的组分在模塑前或后进行交联。此外，为了减少工作时间，捏合组分可以在模塑同时进行交联。在模塑的同时，将捏合组分交联以形成辊形橡胶层，在加热一个具有所需形状的管形模具后，将上述的捏合组分填加到加热的模具中。然后进行压模(加压硫化)。
本发明的给纸辊，外橡胶层按照如下方法固定于内橡胶层上：在两个橡胶层分别形成后，内橡胶层通过压配合插进外橡胶层的中空部分，或者将外橡胶层安装在内橡胶层上，同时外橡胶层与内橡胶层紧密接触。本例中，优选将外橡胶层整体安装在内橡胶层表面，而不用在外层橡胶层和内橡胶层中使用粘合剂。由于外橡胶层整体安装在内橡胶层表面上而不在二者之间使用粘合剂，因此当外橡胶层变差以及由于外橡胶层与空气和纸接触而达到使用寿命时，可以更换外橡胶层。
如上所述，依据本发明，给纸辊由内层和外层组成，两层均由橡胶组成，并且内层外表面与外层内表面紧密结合在一起，它们之间没有间隙。因此使得整个给纸辊具有指定的相同硬度，并且它的外层固定在内层上。因此给纸辊能够维持一定的耐磨性。此外内层的橡胶组分由丁基橡胶组成。因此不需要在外层和内层之间设置隔离层就可以抑制油迁移到外层并渗出。因为丁基橡胶可以在很大程度上吸收振动，所以丁基橡胶可以有效地降低抖动现象的发生。
通过将内层的JIS-A硬度设定为不大于10度的低硬度，可以使给纸辊与纸的接触面积。因此可以抑制辊摩擦系数下降，并且减少抖动现象的发生。通过将外层的JIS-A硬度设定为不小于25度且不大于60度的高硬度，能够使辊的耐磨性和摩擦系数取得很好的平衡。
外层橡胶组分由三元乙丙橡胶、硅橡胶或聚氨酯橡胶组成。因此给纸辊的耐磨性能和耐臭氧性能非常优良。
因此依据本发明的给纸辊有如下的优点：具有高耐磨性、高摩擦系数并且大量给纸后给纸辊的摩擦系数下降程度较低。另外，给纸辊给纸时减少了抖动现象的发生。此外，可以抑制给纸辊橡胶组合物中所含物质迁移到内层和外层之间。因此该给纸辊具有相当长的使用寿命，并且可以长时间保持良好的性能。
                              附图说明
图1是本发明的给纸辊具体实施方式的示意图。
图2是含有图1所示给纸辊的给纸设备实施例的剖视图。
图3是图1所示给纸辊的剖视图。
图4是图1所示给纸辊摩擦系数测试方法的示意图。
                            具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施例描述如下。
图1是本发明的给纸辊10和其轴11的示意图。通过压配合将轴11插入给纸辊10的中空部分，使得给纸辊10固定在轴11上。
尽管给纸辊10的厚度没有具体限定，但其厚度设定为不小于1mm且不大于20mm。尽管给纸辊10的长度没有具体限定，但其长度设定为不小于3mm且不大于20mm。
图2是用给纸辊10作为其供纸辊的给纸设备实施例的剖视图。该给纸设备有给纸辊10、分离衬垫12和托盘13。分离衬垫12和托盘13被隔开一定的间隔。分离衬垫12的上表面与托盘13形成一定的仰角。分离衬垫12固定在基板14上。分离衬垫12和给纸辊10彼此相对。
由于给纸辊10的转动，放在托盘13中的纸15依次按图2所示箭头R的方向送出托盘13，此时纸15与给纸辊10的表面紧密接触。
如剖视图图3所示，给纸辊10由两层橡胶组成，即内橡胶层16和外橡胶层17。内橡胶16层的外表面与外橡胶层17的内表面紧密接触，二者之间没有间隙。
内橡胶层16的橡胶组合物硫化成型为圆筒形，且其JIS-A硬度不超过10度(第一种具体实施方式中为5度)。尽管内橡胶层16的厚度不具体限制，但其设定为不小于2mm且不大于10mm。如果内橡胶层16的厚度太小，抑制抖动现象发生的效果很小。另一方面，如果内橡胶层16的厚度太大，内橡胶层16容易局部磨损。
组成内橡胶层16的橡胶组合物含有丁基橡胶和各种添加剂，该添加剂包括交联剂、填料、软化剂、增强剂、交联助剂、着色剂和抗氧剂。
外橡胶层17的橡胶组合物硫化成型为圆筒形，且其JIS-A硬度不小于25度且不大于60度(第一种具体实施方式中为25度)。为了充分抑制给纸辊10摩擦系数的降低和抖动现象的产生，外层17的JIS-A硬度和内层16的JIS-A硬度差值设定在15～55度的范围内(第一种具体实施方式中为20度)。
外橡胶层17的厚度不具体设定，优选设定为不小于1mm且不大于3mm。如果外橡胶层的厚度过小，辊的寿命恐怕会很短。另一方面，如果外橡胶层17的厚度太大，内橡胶层16的软化效果恐怕会消失。
组成外橡胶层17的橡胶组合物主要含有三元乙丙橡胶以及上述的多种添加剂。由橡胶组分组成的未充油橡胶和含有橡胶组分及充油的橡胶都可以使用。
可以包含于橡胶组合物中的交联剂可以使用硫、硫化物、金属氧化物、有机过氧化物和无机过氧化物。优选依据橡胶的种类来选择适当的交联剂。
硫化物可以使用：秋兰母类化合物，如一硫化四甲基秋兰母(TMTM)、二硫化四甲基秋兰母(TMTD)、二硫化四乙基秋兰母(TETD)、二硫化四丁基秋兰母(TBTD)、四硫化二亚戊基秋兰母(DPTT)；噻唑类化合物，如2-巯基苯并噻唑(MBT)、二硫化苯并噻唑、2-巯基苯并噻唑锌盐(ZnMBT)、2-巯基苯并噻唑钠盐(NaMBT)、2-巯基苯并噻唑环己胺盐(CMBT)、2-(2，4-二硝基苯硫)苯并噻唑(DPBT)；亚磺酰胺类化合物，如N-环己基-2-苯并噻唑亚磺酰胺(CBS)、N-叔丁基-苯并噻唑亚磺酰胺(BBS)、N-氧联二乙基-2-苯并噻唑亚磺酰胺(OBS)、N，N’-二异丙基-2-苯并噻唑亚磺酰胺(DPBS)、N，N’-二环己基-2-苯并噻唑亚磺酰胺；金属二硫代氨基甲酸盐化合物，如二甲基二硫代氨基甲酸盐、二乙基二硫代氨基甲酸盐、二正丁基二硫代氨基甲酸盐、亚戊基二硫代氨基甲酸盐和乙苯基二硫代氨基甲酸盐。这些硫化物可以单独使用或者两种以上组合使用。
金属氧化物可以使用氧化锌、氧化镁和氧化铝。这些金属氧化物可以单独使用或者两种以上组合使用。
有机过氧化物优选下面一些物质：过氧化二异丙苯(DCP)、1，3-二(叔丁基过氧化异丙基)苯、1，4-二(叔丁基过氧化异丙基)-3，3，5-三甲基环己烷、2，5-二甲基-2，5-二-(过氧化叔丁基)己炔、正丁基-4，4’-二(过氧化叔丁基)戊酸酯和2，5-二甲基-2，5-二(过氧化叔丁基)己烷。这些过氧化物可以单独使用或者两种以上组合使用。
无机过氧化物可以使用过氧化氢等。无机过氧化物可以单独使用或者两种以上组合使用。
包含在橡胶组合物中的填料可以使用：矿物无机填料，例如碳酸钙、二氧化钛、碳酸镁等；陶瓷粉；锯末。含有填料的橡胶组合物可以提高橡胶辊的机械强度。组成外橡胶层17的橡胶组合物优选含有矿物无机填料。
包含在橡胶组合物中的软化剂可以使用油和增塑剂等。通过在橡胶组组分中添加软化剂，可以调节橡胶组合物的硬度。所使用的油可以是：矿质油，例如石蜡油、环烷油、芳香油；由烯烃低聚物组成的合成油；以及加工油。而合成油优选使用α-烯烃聚合物、丁烯低聚物以及乙烯和α-烯烃的芳香低聚物。而增塑剂可以使用邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、癸二酸二辛酯(DOS)和己二酸二辛酯(DOA)。
炭黑等物质可以用作增强剂添加到橡胶组合物中。将炭黑加入到橡胶组分中可以提高橡胶辊的耐磨性。而炭黑可以使用HAF、MAF、FEF、GPE、SRF、SAF、MT和FT。优选炭黑颗粒直径不小于10mm且不大于100mm，以使炭黑更好地分散于橡胶组合物中。在本发明中，为了提高橡胶的强度，组成两层的橡胶组合物优选含有炭黑。
组成内橡胶层16的橡胶组合物，优选每100重量份的丁基橡胶中含有1～15重量份的炭黑，以及20～100重量份的石蜡油。
组成外橡胶层17的橡胶组合物，优选每100重量份的三元乙丙橡胶中含有1～50重量份的矿物无机填料，以及至多140重量份的石蜡油。而矿物填料优选使用氧化硅、碳酸钙和二氧化钛等，可以单独或组合使用。
橡胶组合物通过常用的加工方法制得。例如，橡胶、交联剂和添加剂用熟知的捏合设备进行如敞开式辊轧机、班伯里混合器、捏合机等捏合，得到橡胶组合物。所有组分在70℃～100℃下捏合大约3～10分钟。
硫化和模塑橡胶组合物的方法可以使用挤压模塑、传递模塑等。例如，可以通过将生胶组合物加入到传递模塑模具中，于150℃～200℃下加热5～30分钟，使橡胶组合物硫化，同时模塑成管状。然后用圆柱形研磨机对所获得的橡胶管进行打磨，直到其外径达到要求。最后将橡胶管切割成要求的长度。这样就可以得到内橡胶层16和外橡胶层17。
在不使用粘合剂的条件下，可以将管状外层17安装在内橡胶层16的表面上。在这种情况下，要求外橡胶层的内径φa比内橡胶层16的外径φb稍小。更具体地讲，需要将内径φa与外径φb的比率设定在0.80～0.95的范围内。
因为第一实施方式有上述结构，所以其具有如下优点：具有高耐磨性和高摩擦系数。另外，当给纸辊10大量给纸后，其摩擦系数的降低程度较小。而且当给纸辊10给纸时，给纸辊10可以较小程度地产生抖动现象。此外，可以抑制给纸辊10橡胶组合物中的物质迁移到内橡胶层16和外橡胶层17之间。因此，给纸辊10具有很长的使用寿命并且可以长时间保持良好的性能。
除了外橡胶层的橡胶组合物由硅橡胶组成外，通过使用与第一实施方式相似的方法形成本发明第二实施方式的给纸辊10。
第二实施方式的给纸辊10也具有高耐磨性和高摩擦系数。而且当给纸辊10大量给纸后，其摩擦系数的下降程度较小。同时，当给纸辊10给纸时，给纸辊10可以较小程度地产生抖动现象。此外，可以抑制给纸辊10中的组分迁移到内层16和外层17之间。因此给纸辊10具有很长的使用寿命并且可以长时间保持良好的性能。
除了外橡胶层的橡胶组合物由聚氨酯橡胶组成外，通过使用与第一实施方式相似的方法形成本发明第三实施方式的给纸辊10。
作为组成外橡胶层17的组分的混合比例的优选实施例，每100重量份的聚氨酯橡胶中含有1～30重量份的矿物无机填料，和小于50重量份的己二酸二(丁氧基·乙氧基·乙基)酯。
第三种具体实施方式的给纸辊10也具有高耐磨性和高摩擦系数。而且当给纸辊10大量给纸后，其摩擦系数的下降程度较小。同时，当给纸辊10给纸时，给纸辊10可以较小程度地产生抖动现象。此外，可以抑制给纸辊10中的组分迁移到内层16和外层17之间。因此给纸辊10具有很长的使用寿命并且可以长时间保持良好的性能。
本发明实施例1～5和对照例1～3的给纸辊详细描述如下。
根据表1中所示A～G配方，制备每个实施例和对照例的橡胶组合物。表示组分含量的数值单位是重量份。
表1