JP2007237630A - ゴム製筒状体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バリ発生に伴う表面処理が不要で、寸法精度に優れたゴム製筒状体の製造方法を提供する。
【解決手段】外周面２ｂ上に未加硫ゴム層３を形成したマンドレル２を筒状の外型１に挿入し、該外型１とマンドレル２との間で未加硫ゴム層３を加圧成形することによってゴム製筒状体１１を製造する方法であって、マンドレル外周面２ｂが円錐台形状とされ、該マンドレル２の小径側端部２ａを先頭にしてマンドレル２を未加硫ゴム層３と共に外型１内に押し込んだ後、未加硫ゴム層３を加熱しながら、外型１内における未加硫ゴム層３の外型軸１ｃ方向への移動を規制した状態でマンドレル２のみをさらに外型１内に押し込んで未加硫ゴム層３を加圧する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内面が円錐台形状とされたゴム製筒状体の製造方法に関するものであり、特にスクイーズポンプのポンピングチューブ等の長尺で内面テーパ面を有するゴムホースの製造に好適なゴム製筒状体の製造方法に関するものである。

従来、未加硫ゴムを加圧成形する方法としては、外型と加硫袋との間に未加硫ゴムを介在させ、加硫袋を膨張させることによって未加硫ゴムに圧力を付与して加圧成形するタイヤの製造方法（特許文献１）や、加硫袋を用いたゴム製継手の製造方法（特許文献２）が知られている。

また、特許文献３に示すように、２分割された金型で未加硫ゴムを加圧しながら成形する方法も知られている。
特開平６−２３８６４号公報 特開平９−２９６８８７号公報 特開２０００−２８３１４７号公報

しかし、上記特許文献１及び２に示すバッグ方式では、ゴム製筒状体を成形すると、筒状体の長さが長くなるほど、筒状体の内部にバッグを挿入することが困難となり、いったんバッグを挿入した後は逆に筒状体から引き抜くことが困難になるといった問題が生じていた。

さらに、バッグ自体の模様やバッグのシワによって生じる凹凸がゴム表面にそのまま写し取られることにより、筒状体表面に凹凸が生じるといった問題や、バッグ方式では筒状体内面の円錐台形状を正確に形成するのが困難であるといった問題も生じていた。

また、特許文献３に示す金型方式では余分なゴムが割面から流出するため、これによりバリが発生し、筒状体表面を平滑化するための表面処理が必要になるといった問題が生じていた。

そこで、本発明では、上記問題に鑑み、バリ発生に伴う表面処理が不要で、寸法精度に優れたゴム製筒状体の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明では、外周面上に未加硫ゴム層を形成したマンドレルを筒状の外型に挿入し、外型とマンドレルとの間で未加硫ゴム層を加圧成形することによってゴム製筒状体を製造する方法であって、マンドレルの外周面が円錐台形状とされ、該マンドレルの小径側端部を先頭にしてマンドレルを未加硫ゴム層と共に外型内に押し込んだ後、未加硫ゴム層を加熱しながら、外型内における未加硫ゴム層の外型中心軸方向への移動を規制した状態でマンドレルのみをさらに外型内に押し込んで未加硫ゴム層を加圧することを特徴とする。

上記構成によれば、マンドレルの外周面を円錐台形状に形成したため、マンドレルを外型内に押し込むことで、マンドレル外周面と外型内面との間に形成される空間の容積が変化する。この空間内に収容される未加硫ゴム層の体積は変化しないため、該空間の容積を減少させることにより、未加硫ゴム層全体を偏りなく加圧することが可能となる。

また、バッグ方式とは異なり、硬質のマンドレルと硬質の外型とで加圧成形するため、成形精度に優れ、特に筒状体内面の円錐台形状のテーパ面を正確に形成することが可能となる。さらに、本発明において使用される外型は割り型にする必要がなく、したがって、筒状体の外周面にバリが発生するおそれがない。

マンドレルを外型に挿入する際には、マンドレルの中心軸と外型の中心軸とを合わせた状態でマンドレルを中心軸方向に移動させればよい。このようにしてマンドレルを外型の内部に押し込むことにより、マンドレルと外型との間に筒状の空間が形成され、未加硫ゴム層はこの筒状空間内に収容される。

マンドレルを外型内に押し込んだ後、未加硫ゴム層を加熱してから、再度、マンドレルを外型内に押し込んで未加硫ゴム層に内圧をかける際には、未加硫ゴム層が軸方向に移動するのを規制する規制手段を用いればよい。

外型の内面形状は特に制限はないが、その形状を円柱状とすれば、最終的なゴム製筒状体としては、外観が円柱状で内面が円錐台形状のものを得ることができる。また、外型の内面形状を円錐台形状とし、外型の両端開口のうち、開口径が大きい方の開口からマンドレルを挿入すれば最終的に得られるゴム製筒状体の形状は、外観及び内面形状とも円錐台形状となる。

未加硫ゴム層は、未加硫ゴム単体で構成してもよいが、補強材で補強した未加硫ゴムを用いてもよい。補強材としては、ナイロン、ポリエステル、レーヨン、アラミド、スチール等からなるコードを用いることができるほか、短繊維を使用してもよい。

本発明では、外周面上に未加硫ゴム層を形成したマンドレルを筒状の外型に挿入して未加硫ゴム層を加圧成形する方法であって、マンドレルの外周面を円錐台形状とし、マンドレルの小径側端部を先頭にしてマンドレルを外型内に押し込んだ後、未加硫ゴム層を加熱しながら、未加硫ゴム層の移動を規制した状態でマンドレルをさらに外型内に押し込むようにしたため、寸法精度に優れたゴム製筒状体を得ることが可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係るゴム製筒状体を製造するのに用いられる外型１及び外型１に挿入されるマンドレル２を示す断面図である。外型１は筒状であって両端部にフランジ部１ｄ、１ｅが設けられ、内面１ａはテーパ状の傾斜面、すなわち、円錐台形状に形成されている。

マンドレル２は、先端部にいくほど径が小さくなるテーパ状に形成されている。すなわち、マンドレル２の外周面２ｂは円錐台形状に形成されており、その傾斜角度は外型１の内面と同じとされている。マンドレル２の外周面２ｂ上には補強コードで補強された未加硫ゴム層３が略均一な厚みで筒状に形成されている。

上記構成の外型１及びマンドレル２を用いてゴム製筒状体を製造する方法について説明する。先ず、外型１の両端開口のうち、開口径が大きい方の開口をマンドレル挿入口１ｂとし、この挿入口１ｂからマンドレル２を挿入する。マンドレル２は、中心軸方向小径側端部２ａを先頭にしてマンドレル中心軸２ｃが外型１の中心軸１ｃに一致するようにして挿入口１ｂから外型１内に挿入する。これにより、マンドレル２を外型１内にスムーズに挿入することが可能となる。

図２は、外型１の内部にマンドレル２を挿入した状態を示す断面図である。図２のように、マンドレル２を外型１の内部に押し込むことにより、未加硫ゴム層３が外型１の内面１ａに当接して両者の間に隙間がない状態とする。

そして、この状態で未加硫ゴム層３を加熱する。具体的には、外型１及びマンドレル２とも中空に形成されており、この中空部（図示せず）に熱媒体（例えば、油やグリセリン等）を導入することにより、未加硫ゴム層３を加熱する。

本発明においては、加熱により流動化した未加硫ゴムを加圧することにより、精度よくゴム製筒状体を製造するものであるが、未加硫ゴム層３が外型１とマンドレル２との間に単に挟まれているだけでその軸方向両端部が開放された状態では、流動化した未加硫ゴム層に十分な圧力をかけることが困難となる。そこで、本実施形態では、未加硫ゴム層３が外型中心軸１ｃ（マンドレル中心軸２ｃ）方向に移動するのを規制する規制手段４及び５を用い、これにより未加硫ゴム層に十分な圧力をかけることを可能としている。

具体的に、規制手段４、５としては、外型１とマンドレル２との間に形成される未加硫ゴム層３が収容される筒状空間において、未加硫ゴム層３の軸方向端部に当接する環状のカラー部材と、該カラー部材が外型１に対して相対的に移動するのを阻止する阻止部材とから構成することができる。

阻止部材としては、例えば、外型１の両端フランジ部１ｄ、１ｅに締結可能でカラー部材の移動を阻止するフランジ体を用いることができる。なお、規制手段は、カラー部材とフランジ体とを一体に形成してもよいし、カラー部材とフランジ体とを別体に形成することも可能である。

規制手段について、図２を基に説明する。マンドレル外周面２ｂの未加硫ゴム層３の軸方向両端部には規制手段４、５が配されている。未加硫ゴム層３の大径側端部に配された規制手段４は、カラー部材６とフランジ体７とが一体形成された構造とされており、未加硫ゴム層３の小径側端部に配された規制手段５は、カラー部材８とフランジ体９とが別体に形成された構造とされている。

規制手段４と、規制手段５のカラー部材８は、未加硫ゴム層３の軸方向端部に当接するように予めマンドレル外周面２ｂに外装され、この状態で外型１内に挿入される。規制手段５のカラー部材８とフランジ体９とが別体に形成されているのは、マンドレル２を外型１内に挿入する妨げにならないようにするためである。

また、規制手段４及び５における各カラー部材６、８の内径は、カラー部材６、８が外装されるマンドレル２部分の外径よりもやや大きめに形成される。これにより、カラー部材６及び８の内部を円錐台形状のマンドレル２がスムーズに移動可能となる。

マンドレル２を外型１内に押し込んだ後は、フランジ体７及び９をそれぞれ外型の大径側端部のフランジ部１ｄ及び外型の小径側端部のフランジ部１ｅに締結する。このとき、フランジ体９は、カラー部材８に接触するようにする。

このような状態にした上で、前述のごとく、外型１及びマンドレル２を加熱する。そして、マンドレル２を加熱するとともに、マンドレル２をさらに外型１内に押し込むべく、マンドレル２に対して図３の矢印Ａの方向に力を加える。

未加硫ゴム層３が加熱により流動化するにしたがい、マンドレル２と未加硫ゴム層３との間で滑りが生じて、マンドレル２は図４に示すように軸方向１ｃ、２ｃに移動する。なお、マンドレル２の大径側端部２ｄにはマンドレル２を移動させるために力を加えるための移動用フランジ１０が形成されている。

このときのマンドレル２の状態の変化を図５に模式的に示す。図中、破線が外型１に最初に押し込んだときのマンドレル２の位置を示している。そして、マンドレル２を矢印方向にさらに押し込むとマンドレル２は円錐台形状に形成されていることから、実線で示すように半径方向にＤだけ径が増加することになる。すなわち、マンドレル２を中心軸２ｃの方向に移動させることにより、マンドレル２の径を全体的にＤだけ増加させるのと同じ効果を得ることができ、これにより未加硫ゴム層３の全体に均一に圧力をかけることが可能となる。

図４に示す状態を保持しつつ、未加硫ゴム層３を加熱して加硫することにより、ゴム製筒状体１１を得ることができる。ゴム製筒状体１１を取り出すには、移動用フランジ１０を引っ張ることにより外型１からマンドレル２を引き出し、その後、ゴム製筒状体１１を押し出せばよい。このようにして得られたゴム製筒状体１１は、図６に示すように、厚みが一定で内面及び外周面ともに円錐台形状に形成される。

一方、図７に示すように、外型１として内面が円筒状のものを使用した場合には、最終的に得られるゴム製筒状体１１は、図８のごとく、内面が円錐台形状で外周面が円筒状の形状となる。

上記実施形態にて説明した製造方法によってゴム製筒状体を製造した。具体的には、ゴム製筒状体１１として、内面及び外周面ともにテーパ状に形成されたスクイーズポンプのポンピングチューブを製造した。以下に詳細を説明する。

先ず、マンドレル２（寸法：φ１１６×φ１３６×３３４０ｍｍ）の外周面上に補強コードと未加硫ゴムとからなる未加硫ゴム層３を形成した。未加硫ゴム層３は、内側からインナーゴム層、スチールコード層（２層：全体厚み４ｍｍ）及びカバーゴム層（厚み１．５ｍｍ）からなる積層構造を有している。なお、インナーゴム層の厚みは、未加硫ゴム層３の小径側端部で１６ｍｍ、大径側端部で１１ｍｍになるように調整され、その間は直線的に連続的に変化するようにした。

外型１の内面形状は、上記マンドレル２の外周面の形状と同形のテーパ状とされ、該外型１内にマンドレル２を押し込んで未加硫ゴム層３と外型１の内面とを密着させる。その後、外型１及びマンドレル２の中空部に１６０℃に加熱した熱媒体を導入し、未加硫ゴム層３を内外両面から加熱する。

未加硫ゴム層３が軟化流動化したときに、マンドレル２を１０分〜１５分かけてさらに外型１内に７５ｍｍ押し込んで未加硫ゴム層３を加圧する。そのまま５５分保持して加硫して、最終的にポンピングチューブを得た。得られたポンピングチューブは、バリの発生がなく、表面が平滑で寸法精度に優れていた。以上説明したように、本発明に係るゴム製筒状体の製造方法においては、２ｍ以上、特に３ｍ以上の長尺のゴム製筒状体を精度よく製造することが可能となる。

本発明に用いる外型及びマンドレルを示す断面図 図１においてマンドレルを外型に挿入した状態を示す断面図 図２におけるマンドレルをさらに挿入する直前の状態を示す断面図 図２におけるマンドレルをさらに挿入する直後の状態を示す断面図 マンドレルの移動による未加硫ゴム層加圧の機構を示す模式図 図１における外型を用いた場合に得られるゴム製筒状体を示す断面図 図１とは別態様の外型を示す断面図 図７に示す外型を使用した場合に得られるゴム製筒状体を示す断面図

符号の説明

１ 外型
１ａ 外型内面
１ｂ マンドレル挿入口
１ｃ 外型の中心軸
１ｄ フランジ部
２ マンドレル
２ａ 小径側端部
２ｂ 外周面
２ｃ マンドレル中心軸
２ｄ 大径側端部
３ 未加硫ゴム層
４、５ 規制手段
６、８ カラー部材
７、９ フランジ体

Claims (4)

1. 外周面上に未加硫ゴム層を形成したマンドレルを筒状の外型に挿入し、該外型とマンドレルとの間で前記未加硫ゴム層を加圧成形することによってゴム製筒状体を製造する方法であって、前記マンドレルの外周面が円錐台形状とされ、該マンドレルの小径側端部を先頭にしてマンドレルを未加硫ゴム層と共に外型内に押し込んだ後、未加硫ゴム層を加熱しながら、外型内における未加硫ゴム層の外型中心軸方向への移動を規制した状態でマンドレルのみをさらに外型内に押し込んで未加硫ゴム層を加圧することを特徴とするゴム製筒状体の製造方法。
2. 前記外型の内面が円柱状とされたことを特徴とする請求項１記載のゴム製筒状体の製造方法。
3. 前記外型の内面が円錐台形状とされ、前記外型の両端開口のうち、開口径が大きい方の開口からマンドレルを挿入することを特徴とする請求項１記載のゴム製筒状体の製造方法。
4. 前記未加硫ゴム層は、補強材で補強された未加硫ゴムからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のゴム製筒状体の製造方法。
   

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