JP2008162021A - 短繊維入りゴム製筒体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外観形状にかかわらず、短繊維がホース長さ方向に配向した短繊維入りゴム製筒体を容易に製造することのできる短繊維入りゴム製筒体の製造方法を提供する。
【解決手段】長さ方向に短繊維２が配向した短繊維入り未加硫ゴム製筒体３を螺旋状にテープ状に切り出し、得られた未加硫ゴムテープ５を未加硫ゴム製筒体３から切り出したときの切り出し角度αと同じ角度でマンドレル６に螺旋状に巻きつけることによって、長さ方向に短繊維２が配向した短繊維入り未加硫ゴム層７を形成し、その後、該未加硫ゴム層７を加硫する。
【選択図】図２

Description

本発明は、砕石等の固形物を含む流体を圧送するのに適した耐摩耗性を備えた短繊維入りゴム製筒体の製造方法に関するものであり、特にスラリーや生コンクリートを圧送するスクイーズ式ポンプの先端ホース等に好適に使用可能なゴム製筒体の製造方法に関するものである。

従来、スクイーズ式ポンプの先端ホースとして使用される耐摩耗性を備えたゴムホースとして、特許文献１に示すものが知られている。このゴムホースは、内面ゴム層として短繊維を配合した短繊維入りゴムを使用し、かつ短繊維入りゴム中の短繊維をポンピングホースの長さ方向に配向させた構成とされている。上記構成によれば、固形物による早期損傷や高速流体摩耗に起因する寿命の低下を効果的に防止することが可能となる。

円筒状のゴム製筒体の内面ゴム層を上記短繊維入りゴムで構成をするには、長さ方向に短繊維が配向されたゴムシートをマンドレルに巻きつけたり、特許文献２に示すように、クロスヘッド方式の押出機から押し出した短繊維入りゴムをマンドレルに塗布する方法が知られている。
実開平６−１７８９号公報 特開２０００−２９７５３３号公報

ところで、先端ホース等のゴム製筒体としては、外観が円筒形状のもの以外に円錐台形状のものも一般的に使用されている。内面ゴム層の表面が円錐台形状の場合、マンドレルにゴムシートを巻きつけて内面ゴム層を形成する方法ではシワが発生したり、厚みが不均一になってゴム製筒体の耐磨耗性等の特性が場所によってバラつくことがあった。また、クロスヘッド方式の押出機は、外面が円筒形状のものにしか適用することができないといった問題が生じていた。

そこで、本発明は、円筒状、円錐台形状等の外観形状にかかわらず、短繊維がホース長さ方向に配向した短繊維入りゴム製筒体を容易に製造することのできる短繊維入りゴム製筒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、本発明に係る短繊維入りゴム製筒体の製造方法は、長さ方向に短繊維が配向した短繊維入り未加硫ゴム製筒体を螺旋状にテープ状に切り出し、得られた未加硫ゴムテープを未加硫ゴム製筒体から切り出したときの切り出し角度と同じ角度でマンドレルに螺旋状に巻きつけることによって、長さ方向に短繊維が配向した短繊維入り未加硫ゴム層を形成し、その後、該未加硫ゴム層を加硫することを特徴とする。

上記構成によれば、たとえ、未加硫ゴムテープ中の短繊維がテープ長さ方向に対して傾斜するように配向しても確実に長さ方向に短繊維が配向した短繊維入りゴム製筒体を得ることができる。また、未加硫ゴムテープを巻きつけることによって、大口径の筒体の製造も容易に製造することが可能であり、少量多品種の短繊維入りゴム製筒体を製造するのに最適な方法となる。

未加硫ゴム製筒体は、円筒状の芯体の表面にクロスヘッド方式の押出機から押し出した短繊維入りゴムを塗布することにより作製することができる。その他、短繊維入り未加硫ゴムをロール機等の圧延手段により圧延して短繊維が圧延方向に配向した短繊維入り未加硫ゴムシートを製造し、これを円筒状に丸めて形成することも可能である。

本発明に係るゴム製筒体は、少なくとも内面ゴム層に短繊維が配合されていればよく、単層構造であってもよいし、補強層や外面ゴム層を備えた積層構造であってもよい。積層構造のゴム製筒体の場合、内面ゴム層は比較的薄肉に形成されるため、マンドレルに巻きつける未加硫ゴムテープの幅をできるだけ広くすることにより巻きつけテンションがかかってもテープ形状が乱れないようにすることが必要となる。

未加硫ゴム製筒体から幅広の未加硫ゴムテープを切り出すには切り出し角度を大きくしなければならず、得られる未加硫ゴムテープ中の短繊維はテープ幅方向に対して大きく傾斜して配向するようになる。したがって、このような場合に、本発明を適用すれば、幅広の未加硫ゴムテープを用いて、長さ方向に短繊維が配向した短繊維入りゴム製筒体を形成することが可能となる。

未加硫ゴムテープは、未加硫ゴム製筒体から切り出した後、いったん保管した後に使用してもよいが、加温された状態のうちに未加硫ゴム製筒体から切り出して直接マンドレルに巻きつけると、テープの柔軟性により、テープ間の隙間を少なくすることができ、最終製品におけるボイドの発生を抑制することができる。

未加硫ゴムテープの切り出し角度と巻きつけ角度とを同じ角度にするには、未加硫ゴム製筒体とマンドレルとを互いの回転軸が平行になるように離間して配置し、未加硫ゴム製筒体から切り出した未加硫ゴムテープを切り出し角度の方向に直線状に引き出してマンドレルに巻きつけるようにすればよい。

未加硫ゴム製筒体は、表面に切断手段を押し当てた状態で回転させつつ回転軸方向に移動させることによって未加硫ゴムテープを切り出すことができ、マンドレルは回転させつつ回転軸方向に移動させることによって切り出した未加硫ゴムテープを直接螺旋状に巻きつけることができるが、このとき、前記未加硫ゴムテープの切り出し角度と巻きつけ角度とを同じ角度に保つように未加硫ゴム製筒体の回転速度及び移動速度と、マンドレルの回転速度及び移動速度を調節する。

未加硫ゴム製筒体の移動方向とマンドレルの移動方向を同じ方向とするのが好ましく、これによりマンドレル外面上に未加硫ゴムテープをテンションをかけながら巻きつけることが可能となる。

以上のようにして得られた短繊維入りゴム製筒体は、内面ゴム層の表面形状が円筒状、円錐台形状にかかわらず、容易に製造することが可能となる。すなわち、内面ゴム層の外表面形状が円錐台形状のものは、従来のクロスヘッド方式の押出機では製造することができなかったところ、本発明においては、筒体の内面を形成する内面ゴム層が短繊維入りゴム層から構成され、短繊維入りゴム層は、短繊維が長さ方向に配向し、かつ外表面が円錐台形状に形成された構成のものを容易に製造することができる。

本発明で用いられる短繊維は、未加硫ゴムに混合してカレンダーロール等によって圧延したり、押出装置から押出すことにより、圧延方向又は押出方向に配向する性質を有するものであって、未加硫ゴム層中でマンドレル回転軸から半径方向に放射状に配向したときに、耐摩耗性が向上するものであれば特に制限なく使用することができる。

ただ、耐摩耗性や未加硫ゴムへの分散性等を考慮すると、短繊維としては、平均繊維径が１μｍ〜２０μｍで、平均繊維長さが３ｍｍ〜２０ｍｍであるのが好ましい。また、未加硫ゴムへの短繊維の配合量としては、耐摩耗性、ハンドリング性及び加硫後のゴム特性等を考慮すると、未加硫ゴム１００重量部に対して短繊維を０．５重量部〜５重量部混合したものが好ましい。

短繊維の材質としては、タイヤ、ベルト等の補強用繊維として用いられる繊維素材である炭素繊維、芳香族ポリアミド繊維、ナイロン繊維及びポリエステル繊維等を例示することができる。

本発明では、長さ方向に短繊維が配向した短繊維入り未加硫ゴム製筒体を螺旋状にテープ状に切り出し、得られた未加硫ゴムテープを未加硫ゴム製筒体から切り出したときの切り出し角度と同じ角度でマンドレルに螺旋状に巻きつけることによって、長さ方向に短繊維が配向した短繊維入り未加硫ゴム層を形成し、その後、該未加硫ゴム層を加硫するようにしたため、外観形状にかかわらず、短繊維がホース長さ方向に配向した短繊維入りゴム製筒体を容易に製造することのできる。

以下、図面を基に本発明の実施形態について説明する。図１及び図２は、本発明にかかる短繊維入りゴム製筒体の製造方法の各工程を示す概略図である。先ず、円筒状の芯体１の外周面に、クロスヘッドを備えた押出装置から短繊維入り未加硫ゴムを押し出して、長さ方向に短繊維２が配向した短繊維入り未加硫ゴム製筒体３を形成する。

次に、短繊維入り未加硫ゴム製筒体３を形成した芯体１と、マンドレル６とをそれぞれの回転軸線１ａ及び６ａが平行になるように離間して配置する。そして、芯体１表面に形成された未加硫ゴム製筒体３に切断手段であるカッター４を押し当てた状態で、芯体１を回転させながら回転軸線１ａに沿って進行方向Ａに移動させることにより、未加硫ゴム製筒体３を切り出し角度αで螺旋状にカットして未加硫ゴムテープ５を切り出す。これにより、短繊維２がテープ幅方向に対して傾斜して配向した未加硫ゴムテープ５を得ることができる。なお、カッター４の位置は可変とされており、テープ５幅を変更自在とされている。

未加硫ゴム製筒体３から切り出した未加硫ゴムテープ５は、切り出し角度αの方向に直線状に引き出してマンドレル６に巻きつける。これにより、未加硫ゴムテープの切り出し角度αと巻きつけ角度βとを同じ角度にすることができる。

未加硫ゴムテープ５は、マンドレル６を回転させながら回転軸線６ａに沿って進行方向Ａに移動させることにより、マンドレル６の表面に螺旋状に巻きつけられる。なお、未加硫ゴムテープ５をマンドレル６の表面に巻きつける際には、隣接する未加硫ゴムテープ５同士が一部重なり合うようにする。

このとき、未加硫ゴム製筒体３の回転速度及び移動速度と、マンドレル６の回転速度及び移動速度を調節することにより、前記未加硫ゴムテープ５の切り出し角度αと巻きつけ角度βとを同じ角度に保つようにすることで、マンドレル６の外周面に長さ方向に短繊維２が配向した筒状の短繊維入り未加硫ゴム層７を形成することができる。

なお、この場合、未加硫ゴム製筒体３の回転速度及び移動速度、マンドレル６の回転速度及び移動速度、さらにカッター４位置等を調節することにより、隣接する未加硫ゴムテープ５のラップ幅、いいかえれば未加硫ゴムテープ５の送りピッチを調節することで、未加硫ゴム層７の厚みを制御することができ、外観形状が円筒状のものはもちろんのこと、内面が円筒状で外面が円錐台形状、あるいは、内面及び外面とも円錐台形状等、種々の形状の未加硫ゴム層７を形成することができる。

未加硫ゴム層７を形成した後、加硫処理を施すことにより、耐摩耗性に優れた短繊維入りゴム製筒体８を得ることが可能となる。本発明によって得られる短繊維入りゴム製筒体８は、短繊維入り未加硫ゴム層７を加硫させた短繊維入り加硫ゴム層のみからなる単層構造であってもよいし、他の層を積層した積層構造とすることも可能である。

例えば、図３に示すように、内面ゴム層を上記短繊維入り未加硫ゴム層７から形成し、その外面側に補強コードで補強した補強層１０を形成し、さらにその外面側に外面ゴム層１１を形成した後、加硫処理を施すことにより、耐摩耗性及び耐圧性に優れた積層構造の短繊維入りゴム製筒体８を得ることができる。

本発明において未加硫ゴムテープを作製する工程を示す概略図 本発明において未加硫ゴムテープをマンドレルに巻きつけた状態を示す概略図 本発明によって得られたゴム製筒体を示す断面図

符号の説明

１ 芯体
１ａ 芯体回転軸線
２ 短繊維
３ 未加硫ゴム製筒体
４ カッター
５ 未加硫ゴムテープ
６ マンドレル
６ａ マンドレル回転軸線
７ 短繊維入り未加硫ゴム層
８ 短繊維入りゴム製筒体
１０ 補強層
１１ 外面ゴム層
Ａ 進行方向

Claims (6)

1. 長さ方向に短繊維が配向した短繊維入り未加硫ゴム製筒体を螺旋状にテープ状に切り出し、得られた未加硫ゴムテープを未加硫ゴム製筒体から切り出したときの切り出し角度と同じ角度でマンドレルに螺旋状に巻きつけることによって、長さ方向に短繊維が配向した短繊維入り未加硫ゴム層を形成し、その後、該未加硫ゴム層を加硫することを特徴とする短繊維入りゴム製筒体の製造方法。
2. 前記未加硫ゴム製筒体から切り出した未加硫ゴムテープを直接マンドレルに巻きつけることを特徴とする請求項１記載の短繊維入りゴム製筒体の製造方法。
3. 前記未加硫ゴム製筒体とマンドレルとを互いの回転軸が平行になるように離間して配置し、未加硫ゴム製筒体から切り出した未加硫ゴムテープを切り出し角度の方向に直線状に引き出してマンドレルに巻きつけることによって、未加硫ゴムテープの切り出し角度と巻きつけ角度とを同じにすることを特徴とする請求項２記載の短繊維入りゴム製筒体の製造方法。
4. 表面に切断手段を押し当てた状態で、未加硫ゴム製筒体を回転させつつ回転軸方向に移動させることによって未加硫ゴムテープを切り出し、回転しながら回転軸方向に移動するマンドレルに前記未加硫ゴムテープを直接巻きつける際に、前記未加硫ゴムテープの切り出し角度と巻きつけ角度とを同じ角度に保つように未加硫ゴム製筒体の回転速度及び移動速度と、マンドレルの回転速度及び移動速度を調節することを特徴とする請求項３記載の短繊維入りゴム製筒体の製造方法。
5. 前記未加硫ゴム製筒体の移動方向とマンドレルの移動方向を同じ方向としたことを特徴とする請求項４記載の短繊維入りゴム製筒体の製造方法。
6. 筒体の内面を形成する内面ゴム層が短繊維入りゴム層から構成され、前記短繊維入りゴム層は、短繊維が長さ方向に配向し、かつ外表面が円錐台形状に形成されたことを特徴とする短繊維入りゴム製筒体。
   

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