JP2005329657A - 薄物ゴムベルトの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金型との間で生じるせん断力や摩擦力を小さくして内部発熱の発生を低下させてスムーズに成形することができる転写ベルト等のような薄物ゴムベルトの製造方法を提供する。
【解決手段】ゴム組成物をトランスファー成形、圧入成形、あるいは射出成形によって金型内のキャビティに成形する薄物ゴムベルトの製造方法であり、上記ゴム組成物として原料ゴム１００質量部に対してシリコーン−アクリル樹脂共重合体粉を５〜２０質量部配合したものを使用する。
【選択図】 なし

Description

本発明は薄物ゴムベルトの製造方法に係り、金型との間で生じるせん断力や摩擦力を小さくして内部発熱の発生を低下させてスムーズに成形することができる厚さ０．３〜１ｍｍの転写ベルト（平ベルト）等のような薄物ゴムベルトの製造方法に関する。

ゴム、エラストマー、樹脂材料を何らかの形状に成形する際には様々な方法が用いられているが、圧縮成形法以外の方法、即ちトランスファー成形、圧入成形、射出成形等では、材料と金型との間に大きなせん断力、摩擦力が生じることは広く知られている。これらの力は特に薄物を成形する際には顕著である

例えば、転写ベルトのような平ベルトや歯付ベルトを製造するにあたっては、円筒状の加硫用金型を用い、この加硫用金型の外周に筒状金型を設置し、形成されたキャビティ内へ熱可塑化したゴム組成物を圧入していた。

また、歯付ベルトでは、外周に歯部形成用の凹部を複数設けて形成した円筒状の加硫用金型を用い、この加硫用金型の外周に筒状の補強部材を被せた後、その外側に心線を螺旋状に巻き付け、さらにその外側に未加硫のゴムシートを巻き、これを高圧蒸気で加硫する方法である。このように高圧蒸気で加熱すると、その際の蒸気圧でゴムシートの未加硫ゴムを心線の間隙から加硫用金型の凹部に圧入させて、歯部を成形することができ、歯付ベルトを製造することができる。

しかし、このような成形方法で作製された製品は、比較的厚みが薄いものが多いが、成形品を前述のような成形法で作製する場合、生じたせん断力、摩擦力により材料の発熱が大きくなり、通常のゴム材料では加硫が進行してしまい、必要とする寸法、形状が得られず、特に熱可塑性樹脂の場合には材料の変質を引き起こしてしまうといった問題も生じていた。

これを改善するために、材料として低粘度に改質した材料を使用したり、シリコーンオイル等の離型剤を金型面に塗布したり、ゴム組成物中にグラファイト、二硫化モリブデン、ＰＴＥＦ、ニセレン化モリブデン、タルク、雲母等の固体潤滑剤を添加することも提案されている。（例えば、特開２００１−１７３７２８号公報）
特開２００１−１７３７２８号公報

しかし、低粘度材料を使用する場合、成形品に所定の物性が求められると、低粘度材料への変更で物性が低下するという問題が生じる。またその物性低下を補おうとして補強剤を増量すれば粘度の上昇を招くという悪循環に陥ことがあった。また離型剤の塗布は、効果が認められることがあっても、表面に離型剤が残留するために、例えばその製品の表面が他の物質に接触する用途では問題を引き起こすことが見られた。更に、一般的に知られている粒状の固体潤滑剤は、粘度上昇を起こす問題があった。

本発明は、これら上記の問題点を改善するものであり、金型との間で生じるせん断力や摩擦力を小さくして内部発熱の発生を低下させてスムーズに成形することができる転写ベルト等のような薄物ゴムベルトの製造方法を提供する。

本願請求項に記載の発明は、ゴム組成物をトランスファー成形、圧入成形、あるいは射出成形によって金型内のキャビティに成形する薄物ゴムベルトの製造方法であり、上記ゴム組成物が原料ゴム１００質量部に対してシリコーン−アクリル樹脂共重合体粉を５〜２０質量部配合した薄物ゴムベルトの製造方法にある。

薄物ゴムベルトが転写用の平ベルトである薄物ゴムベルトの製造方法にある。

本発明の薄物ゴムベルトの製造方法では、金型との間で生じるせん断力や摩擦力を小さくして内部発熱の発生を低下させてスムーズに成形することができ、転写ベルト等のような薄物ゴムベルトを問題なく製造でき、かつモジュラスや破断伸びの低下を抑えることができる。また、ゴム組成物と金型面などとの摩擦抵抗が低減されることにより、所定温度での成形性が向上し、成形時間を短縮することができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１は薄物ゴムベルトである転写ベルトをトランスファー成形によって製造する装置の断面図である。ここで用いる金型１はプレスの下熱盤２と上熱盤３の間に設置され、下熱盤２の上に設置された下型４の上に断面円形の芯型５が設けられ、その外周囲に円筒状の外型６が嵌め込まれ、芯型５と外型６と間には薄物ゴムベルトを成形するキャビティ７が形成されている。このキャビティ７の間隙は０．３〜１．０ｍｍ程度の比較的小さいものであり、薄物ゴムベルトの厚みも０．３〜１．０ｍｍ程度の薄いものである。

キャビティ７の間隙が０．３ｍｍ未満になると、ゴム流れの抵抗が大きくなりすぎて、成形が困難になり、他方１．０ｍｍを越えると、ゴム流れの抵抗が小さくなって、シリコーン−アクリル樹脂共重合体粉を用いたゴム組成物を使用する必要がなくなる。

外型６と下型４との間隙部には、外型６の外周面に向かって延びたベント部８が円周方向に沿って複数箇所設けられ、キャビティ７内の空気をベント部８から外型６の外側へ放出し、成形中のゴム組成物の流れを良好にする。

芯型５の上面部にあっては、リング状の溝部形状をしたポット部１０が芯型５の芯部９の外側と外型６の内側との間に形成され、材料仕込部になっている。このポット部１０に仕込んで加熱したゴム組成物はポット部１０に嵌合する押圧部材１１によって押圧され、熱可塑化してキャビティ７へ流れ込み、１２０〜１６０℃で２０〜３０分の間、加熱加圧して加硫する。押圧部材１１は上熱盤３を設置され、５０〜１２０ＭＰａの圧力で加圧される。また、ポット部１０に仕込んだゴム組成物は１２０〜１６０℃に加熱される。

加硫が終わると、金型１をプレスの上熱盤３から開放して金型１を分解する。押圧部材１１と外型６を続いて除去した後、芯型５に装着した薄物ゴムベルトを抜き出して成形を終える。

尚、本発明では、上記のトランスファー成形以外にも圧入成形や射出成形にも適用できる。

ここで使用するゴム組成物の原料ゴムは、エチレン−α−オレフィンエラストマーを始めとして、水素化ニトリルゴム、クロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレン（ＡＣＳＭ）、クロロプレンゴムなどの耐熱老化性の改善されたゴムが好ましい。

上記エチレン−α−オレフィンエラストマーとしては、その代表的なものとしてＥＰＤＭがあり、これはエチレン−プロピレン−ジエンモノマーをいう。ジエンモノマーの例としては、ジシクロペンタジエン、メチレンノルボルネン、エチリデンノルボルネン、１，４−ヘキサジエン、シクロオクタジエンなどがあげられる。また、エチレン−プロピレン系ゴム（ＥＰＲ）も使用可能である。ＥＰＤＭは耐熱性や耐寒性に優れるという特性を有しており、耐熱・耐寒性能の高い伝動ベルトを得ることができるものである。またこのＥＰＤＭはヨウ素価が３〜４０のものが用いられる。ヨウ素価が３未満であると、ゴム組成物の加硫が十分でなく、摩耗や粘着の問題が発生し、またヨウ素価が４０を超えると、ゴム組成物のスコーチが短くなって扱い難くなり、また耐熱性が悪くなるものである。

水素化ニトリルゴムは水素添加率が８０％以上であり、耐熱性及び耐オゾン性の特性を発揮するためには９０％以上が良い。水素添加率８０％未満の水素化ニトリルゴムは、耐熱性及び耐オゾン性は極度に低下する。

上記のゴム組成物中には、シリコーン−アクリル樹脂共重合体粉体が使用され、原料ゴム１００質量部にシリコーン−アクリル樹脂共重合体粉体を５〜２０質量部、より好ましくは５〜１５質量部混合し、これにカーボンブラック、シリカなどの補強剤、老化防止剤、加硫促進剤、硫黄もしくはパーオキサイドからなる加硫剤、共加硫剤を添加したものである。

シリコーン−アクリル樹脂共重合体の添加量が５質量部未満の場合には、プーリ表面との摩擦係数の低下が期待できず、また一方２０質量部を超えると、１００％モジュラス、切断時の伸び等のゴム物性が低下し、またベルト耐久性も低下する。

シリコーン−アクリル樹脂共重合体粉体は、シリコーン樹脂の優れた表面摺動性の効果とアクリル部でポリマーとの相溶性をもたせた平均粒径３０〜２５０μｍの粉体であり、例えば市販品として日信化学工業社製のシャリーヌＲが知られている。

上記ゴム組成物の架橋には、硫黄や有機過酸化物が使用される。有機過酸化物としては具体的には、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、１．１−ｔ−ブチルペロキシ−３．３．５−トリメチルシクロヘキサン、２．５−ジ−メチル−２．５−ジ（ｔ−ブチルペロキシ）ヘキサン、２．５−ジ−メチル−２．５−ジ（ｔ−ブチルペロキシ）ヘキサン−３、ビス（ｔ−ブチルペロキシジ−イソプロピル）ベンゼン、２．５−ジ−メチル−２．５−ジ（ベンゾイルペロキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルペロキシベンゾアート、ｔ−ブチルペロキシ−２−エチル−ヘキシルカーボネートが挙げられる。この有機過酸化物は、単独もしくは混合物として、通常エチレン−α−オレフィンエラストマー１００ｇに対して０．００５〜０．０２モルｇの範囲で使用される。

また加硫促進剤を配合しても良い。加硫促進剤としてはチアゾール系、チウラム系、スルフェンアミド系の加硫促進剤が例示でき、チアゾール系加硫促進剤としては、具体的に２−メルカプトベンゾチアゾール、２−メルカプトチアゾリン、ジベンドチアジル・ジスルフィド、２−メルカプトベンゾチアゾールの亜鉛塩等があり、チウラム系加硫促進剤としては、具体的にテトラメチルチウラム・モノスルフィド、テトラメチルチウラム・ジスルフィド、テトラエチルチウラム・ジスルフィド、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルチウラム・ジスルフィド等があり、またスルフェンアミド系加硫促進剤としては、具体的にＮ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド、Ｎ，Ｎ’−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド等がある。また、他の加硫促進剤としては、ビスマレイミド、エチレンチオウレアなども使用できる。これら加硫促進剤は単独で使用してもよいし、２種以上の組み合わせで使用してもよい。

また、架橋助剤（ｃｏ−ａｇｅｎｔ）を配合することによって、架橋度を上げて粘着摩耗等の問題を防止することができる。架橋助剤として挙げられるものとしては、ＴＩＡＣ、ＴＡＣ、１，２ポリブタジエン、不飽和カルボン酸の金属塩、オキシム類、グアニジン、トリメチロールプロパントリメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、Ｎ−Ｎ’−ｍ−フェニレンビスマレイミド、硫黄など通常パーオキサイド架橋に用いるものである。

以下、本発明を実施例にて詳細に説明する。

実施例１〜３、比較例１〜５
表１に示すようにＥＰＤＭ（ヨウ素価４）に酸化亜鉛、ステアリン酸、カーボンブラック、シリコーン−アクリル樹脂共重合体粉、パーオキキサイド、共架橋剤等を配合してゴムシートを作製した。

図１に示すトランスファー成形装置を用いて厚さ０．５ｍｍの転写ベルトを成形した。キャビティの間隙は０．５ｍｍで、長さは４００ｍｍである。まず、金型をプレスの下熱盤と上熱盤の間に設置して、金型を１２０℃に加熱した後、上記ゴムシートを所定長さ、幅に切断したものをポット部に１２０℃×５分間仕込んで上熱盤を下熱盤へ面圧１２０ＭＰａで加圧して押圧部材をポット部材に嵌合し押圧して、可塑化させたゴム組成物をキャビティへ流れ込んだ後、加圧力を取り除き、１６０℃まで昇温し、２０分間加硫して転写ベルトを成形した。上記ゴム組成物がキャビティを充満するまでの時間、ムーニー粘度をＪＩＳ−Ｋ６３００に準じて測定した。その結果を表１に併記する。

また、加硫が終わると、金型をプレスの上熱盤から開放した後、押圧部材と外型を続いて除去した後、芯型に装着した転写ベルトを抜き取り、得られた転写ベルトの１０％モジュラス、１００％モジュラス、破断伸びをＪＩＳ−Ｋ６２５２に準じ、また体積抵抗率を測定した。その結果を表１に併記する。

尚、体積抵抗率は転写ベルトを２３℃、湿度６０％で２４時間放置後、三電極法（カード電極あり）を用いて電圧５００Ｖを印加し、１０秒後に測定した抵抗値から算出した。

この結果、シリコーン-アクリル共重合体樹脂を所定量添加した実施例１〜３は、これを添加しなかった比較例１よりも製品長さが長くなり、ゴム組成物の流れが良好であることが判る。また、シリコーン-アクリル共重合体樹脂を２０質量部添加した比較例２は、製品長さが長くなっているが、モジュラスが低くなっている。一方、グラファイトを添加した比較例３〜５では、添加することで材料のムーニー粘度の上昇を招き、製品長さが長くなっておらず、しかも破断伸びが小さくなっている。
また、実施例１〜３の体積抵抗率も大きく、転写ベルトに適していることが判る。

本発明では、厚さ０．３〜１ｍｍの転写ベルト（平ベルト）、歯付ベルト等のような薄物ゴムベルトの製造方法に適用することができる。

薄物ゴムベルトである転写ベルトをトランスファー成形によって製造する装置の断面図である。

符号の説明

１ 金型
２ 下熱盤
３ 上熱盤
４ 下型
５ 芯型
６ 外型
７ キャビティ
１０ ポット部
１１ 押圧部材

Claims (2)

1. ゴム組成物をトランスファー成形、圧入成形、あるいは射出成形によって金型内のキャビティに成形する薄物ゴムベルトの製造方法であり、上記ゴム組成物が原料ゴム１００質量部に対してシリコーン−アクリル樹脂共重合体粉を５〜２０質量部配合したことを特徴とする薄物ゴムベルトの製造方法。
2. 薄物ゴムベルトが転写用の平ベルトである請求項１記載の薄物ゴムベルトの製造方法。
   

Images