JP2004050615A

JP2004050615A - ゴム製品の加硫方法および加硫装置

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Publication number: JP2004050615A
Application number: JP2002210936A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Kobayashi; 小林　馨; Hiroyuki Konno; 今野　博之; Yoshihiro Oka; 岡　義浩; Taizo Kawamura; 川村　泰三
Original assignee: Nishikawa Rubber Co Ltd; Seta Giken KK
Current assignee: Nishikawa Rubber Co Ltd; Seta Giken KK
Priority date: 2002-07-19
Filing date: 2002-07-19
Publication date: 2004-02-19

Abstract

【課題】加硫時間を短縮でき、加硫後のゴム製品の物性および品質を高め、火災発生の危険性をなくし、さらには加硫装置を簡素化することのできるゴム製品の加硫方法および加硫装置を提供する。
【解決手段】ゴム製品を、ともに過熱水蒸気を熱媒体とするプリヒーター１と加硫炉２で加硫する方法であって、ゴム製品を、酸素濃度１０００ｐｐｍ以下、好ましくは１００ｐｐｍ以下に設定した低酸素雰囲気で、３００℃以上、好ましくは４００℃〜５００℃に設定したプリヒーター１内で、３〜２０秒予備加熱して、その表面温度を１００℃以上、好ましくは１２０℃〜１８０℃に到達させた後、そのゴム製品を、２５０℃以上、好ましくは３００〜３５０℃で、かつプリヒーター１より低温に設定した加硫炉２で略３０〜６０秒本加熱する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、押出成形した直後のスポンジゴム配合等のゴム製品を、過熱水蒸気あるいは熱空気を熱媒体として加硫する加硫方法、およびそれを円滑に実施するための加硫装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常、ゴム製品は、押出機で押出成形された後、加硫炉で加硫されるが、この加硫方法としては、熱空気を熱媒体とする熱空気加硫や、それにマイクロ波を加えたＵＨＦ（マイクロ波加硫）併用熱空気加硫が一般的である。
図３は熱空気を熱媒体とした従来方法を実施するための加硫装置を示すものである。この加硫装置では、押出機３によって押出成形したゴム製品を、熱空気を熱媒体とする加硫炉６で加硫して、引取機４で引き取るようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら従来の加硫方法においては、加硫時間の短縮、加硫後におけるゴム製品の物性および品質、火災発生の危険性、さらには加硫装置の簡素化および経済性の点において、改善すべき余地がある。
すなわち、従来の熱空気加硫方法における加硫温度は１８０℃〜２５０℃程度で、加硫時間は３〜５分程度である。生産性を高めるためには加硫時間を短縮することが望ましく、そのために加硫温度を上げることが考えられる。
しかし、加硫温度を上げるとゴムポリマーが酸化分解し易くなり、ゴム製品の表面が劣化し、物性が低下して品質劣化を招く。従って、加硫温度を上げる手段は好ましくない。
【０００４】
また、この熱空気による加硫方法では、加硫トラブル時に炉内に落下したゴムが発火し、火災が発生するといった危険性もある。
【０００５】
そこで、本発明の目的とするところは、加硫時間を短縮でき、加硫後のゴム製品の物性および品質を高め、火災発生の危険性をなくし、さらには加硫装置を簡素化することのできるゴム製品の加硫方法を提供することにある。
また、その加硫方法を実施するための加硫装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に記載のゴム製品の加硫方法は、ゴム製品を、過熱水蒸気を熱媒体とするプリヒーター（１）と同じく過熱水蒸気を熱媒体とする加硫炉（２）で加硫する方法であって、前記ゴム製品を、酸素濃度１０００ｐｐｍ以下、好ましくは１００ｐｐｍ以下に設定した低酸素雰囲気で、３００℃以上、好ましくは４００℃〜５００℃に設定した前記プリヒーター（１）内で、３〜２０秒、予備加熱して、その表面温度を１００℃以上、好ましくは１２０℃〜１８０℃に到達させた後、そのゴム製品を、２５０℃以上、好ましくは３００〜３５０℃で、かつ前記プリヒーター（１）より低温に設定した前記加硫炉（２）で数十秒〜２分、好ましくは略３０秒〜１分、本加熱してなることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に記載のゴム製品の加硫方法は、ゴム製品を、過熱水蒸気を熱媒体とするプリヒーター（１）と、熱空気を熱媒体とする加硫炉（６）で加硫する方法であって、前記ゴム製品を、酸素濃度１０００ｐｐｍ以下、好ましくは１００ｐｐｍ以下に設定した低酸素雰囲気で、３００℃以上、好ましくは４００℃〜５００℃に設定した前記プリヒーター（１）内で、３〜２０秒、予備加熱して、その表面温度を１００℃以上、好ましくは１２０℃〜１８０℃に到達させた後、そのゴム製品を、１８０℃〜３００℃に設定した前記加硫炉（６）で２〜５分、本加熱してなることを特徴とする。
【０００８】
さらに、本発明に記載のゴム製品の加硫装置は、ゴム製品を、低酸素雰囲気で過熱水蒸気を熱媒体とし、所定温度で所定時間、予備加熱するプリヒーター（１）と、前記予備加熱されたゴム製品を、過熱水蒸気を熱媒体として、所定温度で所定時間、本加熱する加硫炉（２）とからなることを特徴とする。
【０００９】
またさらに、本発明に記載のゴム製品の加硫装置は、ゴム製品を、低酸素雰囲気で過熱水蒸気を熱媒体とし、所定温度で所定時間、予備加熱するプリヒーター（１）と、前記予備加熱されたゴム製品を、熱空気を熱媒体として、所定温度で所定時間、本加熱する加硫炉（６）とからなることを特徴とする。
【００１０】
なお、括弧内の記号は、図面および後述する発明の実施の形態に記載された対応要素または対応事項を示す。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、ゴム製品を、プリヒーターで３〜２０秒予備加熱し、加硫炉で数十秒〜２分、好ましくは略３０秒〜１分本加熱すれば良く、合計の加熱時間を４０〜１４０秒程度とすることができる。
従って、従来の熱空気加硫方法（３〜５分）と比較して、加硫時間を大幅に短縮することができる。
【００１２】
また、ゴム製品を、プリヒーターで予備加熱した後、そのプリヒーターより低温に設定した加硫炉で本加熱するので、ゴムの急速な発泡にブレーキが掛かり、発泡圧に耐えうる程度に加硫が進む。そのため、気泡構造が壊れず、小さな気泡（約１００μ程度）が形成される。
従って、ゴム製品表面の凹凸が小さくなり、滑らかな表面を形成することができる。
【００１３】
さらに、過熱水蒸気を熱媒体として低酸素雰囲気で加硫し、プリヒーターでの予備加熱を高温で短時間に設定し、加硫炉における本加熱の温度をプリヒーターより低く設定しているので、ゴムの酸化劣化を抑えてその物性の低下を抑制することができる。
【００１４】
またさらに、プリヒーターあるいは加硫炉において、加硫時トラブルにより落下したゴムが発火し、火災が発生することが懸念されるが、本発明は過熱水蒸気を熱媒体としており、プリヒーターおよび加硫炉内は過熱水蒸気で充満しているので、火災の危険性がない。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、過熱水蒸気を熱媒体としたプリヒーターで予備加熱するので、加硫時間の延長化を可能な限り阻止しつつ、請求項１に記載の発明と同様に、ゴム製品の品質を高めることができる。また、プリヒーターでは過熱水蒸気を熱媒体としているので、当該プリヒーターにおける火災の発生を未然に防止することができる。
さらに、加硫炉は熱空気を熱媒体としたものを使用することができるので、既存の加硫炉をそのまま使用することができる。
従って、加硫装置を経済的なものとすることができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、ゴム製品を、低酸素雰囲気で過熱水蒸気を熱媒体とし、所定温度で所定時間予備加熱するプリヒーターと、予備加熱されたゴム製品を、過熱水蒸気を熱媒体として、所定温度で所定時間本加熱する加硫炉とからなるので、請求項１に記載の加硫方法を円滑に実施することができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、ゴム製品を、低酸素雰囲気で過熱水蒸気を熱媒体とし、所定温度で所定時間予備加熱するプリヒーターと、予備加熱されたゴム製品を、熱空気を熱媒体として、所定温度で所定時間本加熱する加硫炉とからなるので、請求項２に記載の加硫方法を円滑に実施することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（本発明の第１実施形態例）
図１を参照して、本発明の第１実施形態例に係るゴム製品の加硫方法および加硫装置について説明する。図１は当該加硫方法を実施するための加硫装置を示す構成図である。従来例で示したものと同一部分には同一符号を付した。
【００１９】
当該ゴム製品の加硫方法は、押出機３によって押出成形されたゴム製品（スポンジゴム配合）を、引取機４で引き取りながら、過熱水蒸気を熱媒体とするプリヒーター１と、同じく過熱水蒸気を熱媒体とする加硫炉２で加硫するものである。なお、過熱水蒸気は、電磁誘導による水蒸気発生用加熱部５ａと過熱水蒸気発生用加熱部５ｂを備えた過熱水蒸気発生装置５で発生させる。
【００２０】
そして、まず、押出成形されたゴム製品を、１００ｐｐｍ以下に設定した低酸素雰囲気で、４００℃に設定したプリヒーター１内で１０秒間、予備加熱する。この予備加熱によって、ゴム製品の表面温度を１４０℃程度（ゴムが発泡しない程度の温度）まで加熱する。なお、１４０℃以上加熱すると、ゴム製品表面で部分的発泡が始まり、発泡変形および気泡破壊が進んでゴムの吸水率が上がり、そのため、物性強度が低下してゴム製品の品質が劣化するので好ましくない。
【００２１】
次に、予備加熱を完了した当該ゴム製品を３００℃に設定した加硫炉２で３０秒間、本加熱する。
これにより、短時間で加硫した高品質のゴム製品を提供することができる。
【００２２】
このようにして加硫したゴム製品の物性（品質）を、二つの従来例と比較した結果を表１に示す。表中の「従来例１」は熱空気を使用した一般的な方法であり、「従来例２」は高温の熱空気を短時間加えた方法である。また、「圧縮永久ひずみ」における「７０℃×２２ｈ」は、ゴム製品を７０℃の雰囲気内で２２時間、所定圧縮量圧縮し、圧縮を解いた後に測定したゴム製品の永久ひずみ量であり、「７０℃×２００ｈ」は、同様に２００時間圧縮した場合の永久ひずみ量である。
【００２３】
【表１】

【００２４】
上記の比較表から以下の点が明らかとなる。
（１）加硫時間
本発明の加硫時間は４０秒である。
従って、従来例１（加硫時間４分）と比較して、加硫時間を大幅に短縮することができる。
【００２５】
（２）ゴム製品の物性（品質）
本発明方法で加硫したゴム製品の圧縮永久歪みは、２２時間の場合が１４で、２００時間の場合が４０である。これに対し、従来例１では１６および５０であり、従来例２では１９および７７である。
これにより、本発明方法で加硫したゴム製品の永久歪み量が、両従来例で加硫したゴム製品より少なく、よって品質に優れることが分かる。
【００２６】
また、本発明におけるゴム製品の伸びは２９０であり、従来例１の２１０および従来例２の２２０を大きく上回る。
これは、本発明によるゴム製品が両従来例によるものより伸縮性という物性に優れることを示すものであり、高い伸縮性が要求されるゴム製品としての高い品質を有することを意味する。
【００２７】
さらに、引張強さにおいては、従来例１と大きな違いはないが、従来例２より顕著に優れている。
従って、本発明方法によるゴム製品は、引張強さおよび強度といった物性に優れ、よって品質にも優れる。
【００２８】
また、気泡径は従来例１より小さく、従来例２と同じである。
気泡径の大きさはゴム製品表面の滑らかさとして表れるものであり、本発明方法によるゴム製品はこの点における物性にも優れていることが分かる。
【００２９】
これらの結果から、本発明方法で加硫したゴム製品の物性および品質が、従来例１および従来例２で加硫したゴム製品のそれより優れていることが分かる。
【００３０】
（３）火災発生の危険性
本発明方法は、過熱水蒸気を熱媒体として使用するものであるため、プレヒーターおよび加硫炉２内は過熱水蒸気で充満している。
従って、落下したゴムは発火せず、火災発生の危険性はない。
【００３１】
（本発明の第２実施形態例）
次に図２を参照して、本発明の第２実施形態例に係るゴム製品の加硫方法および加硫装置について説明する。図２は当該加硫方法を実施するための加硫装置を示す構成図である。
【００３２】
当該ゴム製品の加硫方法は、ゴム製品を、過熱水蒸気発生装置５によって作られる過熱水蒸気を熱媒体とするプリヒーター１と、熱空気発生装置７によって作られる熱空気を熱媒体とする加硫炉６で加硫するものである。
【００３３】
この方法は、まず、ゴム製品を、酸素濃度１００ｐｐｍ以下に設定した低酸素雰囲気で、４００℃に設定したプリヒーター１内で１０秒間、予備加熱して、その表面温度を１４０℃程度に到達させる。そして、次に、そのゴム製品を、２３０℃に設定した加硫炉６で４分間、本加熱するものである。
【００３４】
本実施形態に係るゴム製品の加硫方法で加硫したゴム製品の物性（品質）を、表２に示す。
【００３５】
【表２】

【００３６】
この表から明らかなように、本実施形態に係る加硫方法で加硫したゴム製品の物性を示す各数値は、第１実施形態例に係る加硫方法で加硫したゴム製品のそれらと近似している。
従って、本加硫方法で加硫したゴム製品は、その物性に優れ、高い品質を有することが分かる。また、プリヒーター１では過熱水蒸気を熱媒体としているので、火災の危険性がない。さらに、加硫炉６は熱空気を利用した既存のものをそのまま使用することができるので、加硫装置を経済的なものとすることができる。
【００３７】
なお、上述した第１，第２実施形態例に係る加硫方法においては、過熱水蒸気または熱空気にマイクロ波を加えることができる。その場合、ゴム製品を均一に発泡させることができるので、より良い品質とすることができる。
また、第１，第２実施形態例に係る加硫方法によって加硫するゴム製品には、ゴム材およびゴム半製品を含み、また、スポンジゴム、硬質ゴムおよびスポンジ＋硬質複合ゴムを含む。
【００３８】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明の請求項１に記載のゴム製品の加硫方法によれば、プリヒーターを使用しているので、加硫時間を大幅に短縮することができる。また、ゴム製品の物性を高めてその品質を向上させることができる。さらに、過熱水蒸気を熱媒体としているので、火災の発生を未然に防止することができる。
【００３９】
請求項２に記載の発明によれば、加硫時間の延長化を可能な限り阻止しつつ、ゴム製品の物性および品質を高めることができる。また、プリヒーターでは過熱水蒸気を熱媒体としているので、火災の発生を未然に防止することができる。さらに、既存の加硫炉をそのまま使用することができるので、加硫装置を経済的なものとすることができる。
【００４０】
請求項３に記載の発明によれば、ゴム製品を、低酸素雰囲気で過熱水蒸気を熱媒体とし、所定温度で所定時間予備加熱するプリヒーターと、予備加熱されたゴム製品を、過熱水蒸気を熱媒体として、所定温度で所定時間本加熱する加硫炉とからなるので、請求項１に記載の加硫方法を円滑に実施することができる。
【００４１】
請求項４に記載の発明によれば、ゴム製品を、低酸素雰囲気で過熱水蒸気を熱媒体とし、所定温度で所定時間予備加熱するプリヒーターと、予備加熱されたゴム製品を、熱空気を熱媒体として、所定温度で所定時間本加熱する加硫炉とからなるので、請求項２に記載の加硫方法を円滑に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態例に係る加硫方法を実施するための加硫装置を示す構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態例に係る加硫方法を実施するための加硫装置を示す構成図である。
【図３】従来例に係る加硫方法を実施するための加硫装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１　　プリヒーター
２　　加硫炉（過熱水蒸気）
３　　押出機
４　　引取機
５　　過熱水蒸気発生装置
５ａ　水蒸気発生用加熱部
５ｂ　過熱水蒸気発生用加熱部
６　　加硫炉（熱空気）
７　　熱空気発生装置

Claims

ゴム製品を、ともに過熱水蒸気を熱媒体とするプリヒーターと加硫炉で加硫する方法であって、
前記ゴム製品を、酸素濃度１０００ｐｐｍ以下に設定した低酸素雰囲気で、３００℃以上に設定した前記プリヒーター内で、３〜２０秒、予備加熱して、その表面温度を１００℃以上に到達させた後、
該ゴム製品を、２５０℃以上で、かつ前記プリヒーターより低温に設定した前記加硫炉で数十秒〜２分、本加熱してなることを特徴とするゴム製品の加硫方法。
ゴム製品を、過熱水蒸気を熱媒体とするプリヒーターと、熱空気を熱媒体とする加硫炉で加硫する方法であって、
前記ゴム製品を、酸素濃度１０００ｐｐｍ以下に設定した低酸素雰囲気で、３００℃以上に設定した前記プリヒーター内で、３〜２０秒、予備加熱して、その表面温度を１００℃以上に到達させた後、
該ゴム製品を、１８０℃〜３００℃に設定した前記加硫炉で２〜５分、本加熱してなることを特徴とするゴム製品の加硫方法。
ゴム製品を、低酸素雰囲気で過熱水蒸気を熱媒体とし、所定温度で所定時間、予備加熱するプリヒーターと、
前記予備加熱されたゴム製品を、過熱水蒸気を熱媒体として、所定温度で所定時間、本加熱する加硫炉とからなることを特徴とするゴム製品の加硫装置。
ゴム製品を、低酸素雰囲気で過熱水蒸気を熱媒体とし、所定温度で所定時間、予備加熱するプリヒーターと、
前記予備加熱されたゴム製品を、熱空気を熱媒体として、所定温度で所定時間、本加熱する加硫炉とからなることを特徴とするゴム製品の加硫装置。