JP2015100963A - 環状成形体作製用金型 - Google Patents

Abstract

【課題】寸法がより小さい等、従来と比較して取扱い性に優れる環状成形体作製用金型を提供する。【解決手段】環状成形体を成形するための環状キャビティを有し、該環状キャビティは、上記環状成形体における曲線形状部分に対応する部分をより曲率半径の小さい曲線状に形成した第１曲線部、及び上記環状成形体における直線形状部分に対応する部分を曲線状に形成した第２曲線部の少なくとも一方を含む、環状成形体作製用金型である。第１曲線部及び第２曲線部の曲率半径Ｒは、４０〜１００ｍｍであることが好ましい。【選択図】図６

Description

本発明は、例えばＯリングのような環状成形体を作製するための金型に関する。

一般的に、例えばＯリングのような環状成形体は、その形状と同じ形状を有するキャビティ（環状成形体の原料が充填される、金型表面に形成される溝）を有する金型を用いて、圧縮成形等によって作製される（例えば非特許文献１）。すなわち、金型として、目的の環状成形体と同じ形状及び同じサイズのキャビティを有するものを用いて圧縮成形のような成形加工を行うことにより環状成形体を作製するのが通常である。

また、環状成形体を作製する他の方法としては、直線状のキャビティを有する金型を用いて直線状の成形体を作製し、この成形体の端部を繋いで環状成形体とする送り焼き成形と呼ばれる方法もある（例えば非特許文献２）。

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上述のような、目的の環状成形体と同じ形状及び同じサイズのキャビティを有する金型を用いる方法においては、大口径の環状成形体を作製する場合、これに合わせて金型寸法が大きくなり、原料投入や成形後の製品取り出しに工数（手間及び時間）がかかるという問題があった。また、寸法の大きい金型は、取扱い性が悪く、作製コストも高い。

送り焼き成形により環状成形体を作製する場合においても、直線状の成形体を繋ぐ工程が必要であることから、同様に工数の問題がある。また、送り焼き成形の場合、パーティングラインのずれ等、外観不良の問題が生じやすい。

本発明の目的は、寸法がより小さい等、従来と比較して取扱い性に優れる環状成形体作製用金型を提供することにある。

本発明は、以下の環状成形体作製用金型を提供する。
〔１〕 環状成形体を成形するための環状キャビティを有し、
前記環状キャビティは、前記環状成形体における曲線形状部分に対応する部分をより曲率半径の小さい曲線状に形成した第１曲線部、及び前記環状成形体における直線形状部分に対応する部分を曲線状に形成した第２曲線部の少なくとも一方を含む、環状成形体作製用金型。

〔２〕 前記第１曲線部及び前記第２曲線部の曲率半径Ｒが４０〜１００ｍｍである、〔１〕に記載の金型。

〔３〕 前記環状成形体がゴムからなる、〔１〕又は〔２〕に記載の金型。
〔４〕 前記ゴムは、ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して測定されるＳｈｏｒｅ Ａ硬度が７０度以下である、〔３〕に記載の金型。

本発明によれば、寸法がより小さい等、従来と比較して取扱い性に優れる環状成形体作製用金型を提供するができる。また本発明によれば、金型寸法が同じである場合、従来と比較して周長のより長い、すなわち、より大口径の環状成形体を作製することができる。

環状成形体の形状の一例を示す上面図である。 環状成形体の形状の他の一例を示す上面図である。 環状成形体の形状の他の一例を示す上面図である。 環状成形体作製用金型が有するキャビティの形状の一例を示す上面図である。 環状成形体作製用金型が有するキャビティの形状の他の一例を示す上面図である。 環状成形体作製用金型が有するキャビティの形状の他の一例を示す上面図である。 環状成形体作製用金型が有するキャビティの形状の他の一例を示す上面図である。 環状成形体作製用金型が有するキャビティの形状の他の一例を示す上面図である。 環状成形体作製用金型が有するキャビティの形状の他の一例を示す上面図である。 環状成形体作製用金型が有するキャビティの形状の他の一例を示す上面図である。 環状成形体作製用金型が有するキャビティの形状の他の一例を示す上面図である。 環状成形体作製用金型が有するキャビティの形状の他の一例を示す上面図である。 環状成形体作製用金型が有するキャビティの形状の他の一例を示す上面図である。 環状成形体作製用金型が有するキャビティの形状の他の一例を示す上面図である。 環状成形体作製用金型が有するキャビティの形状の他の一例を示す上面図である。 環状成形体作製用金型が有するキャビティの形状の他の一例を示す上面図である。

本発明に係る金型は、例えばＯリングのような環状成形体を作製するための金型であり、製品である所望の形状を有する環状成形体を成形するための環状のキャビティを金型表面に備えるものである。キャビティとは、環状成形体の原料が充填される溝を意味する。環状成形体の原料を金型のキャビティに充填し、所望の成形法によって成形後、キャビティから取り出すことによって所望の形状を有する環状成形体を得ることができる。金型の材質は、金属や、ステンレス等の合金などの従来公知のものであることができる。

＜環状成形体＞
本発明に係る環状成形体作製用金型を用いた成形によって得られる環状成形体の形状（製品形状）は、環状である限り特に制限されず、例えば図１に示されるような楕円形状、図２に示されるような円形状、図３に示されるような角丸長方形（トラック形状）、及び矩形等を挙げることができる。

環状成形体は、断面形状が丸形（例えば円形）であるＯリング、断面形状が方形（例えば正方形、長方形）である角リングの他、異型シールとも呼ばれる、断面形状が丸形及び方形以外の形状（例えばダルマ形、角丸長方形）である環状成形体などであることができる。環状キャビティの断面形状は、所望する環状成形体の断面形状に対応するものとなる。

環状成形体の材質は特に制限されず、ニトリルゴム（アクリロニトリルブタジエンゴム：ＮＢＲ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、シリコーンゴム、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、アクリルゴム、ウレタンゴム等のゴムであることができる他、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド等の熱可塑性樹脂であることもできる。中でも、環状成形体は、ゴムで構成されることが好ましく、後述するように、ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して測定されるＳｈｏｒｅ Ａ硬度が９０度以下であるゴムで構成されることが好ましく、８０度以下であるゴムで構成されることがより好ましく、７０度以下であるゴムで構成されることがさらに好ましい。

環状成形体がゴムで構成される場合、本発明に係る金型を用いた成形において、少なくとも部分的に架橋（加硫）処理がなされる。本発明に係る金型を用いた成形は、圧縮成形（直圧成形）、注入成形、射出成形等の各種成形法によって実施することができる。

＜金型のキャビティ＞
本発明に係る金型は、目的の環状成形体に対応する環状のキャビティを有しており、その環状キャビティが、目的の環状成形体における曲線形状部分に対応する部分をより曲率半径の小さい曲線状に形成した第１曲線部、及び目的の環状成形体における直線形状部分に対応する部分を曲線状に形成した第２曲線部の少なくとも一方を含むことを特徴とする。環状キャビティの周長は、目的の環状成形体の周長と実質的に同じである。

上記第１曲線部及び／又は第２曲線部を含む環状キャビティを有する本発明の金型は、次の点で、従来と比較して取扱い性に優れている。

（１）本発明の金型によれば、金型寸法が同じである場合、目的の環状成形体と同じ形状及び同じサイズのキャビティを有する従来の金型と比較して、周長をより長くとることができ、金型寸法より大きい環状成形体や、より大口径の環状成形体を作製することもできる。換言すれば、ある特定の周長を有する環状成形体を作製する場合、本発明の金型によれば、金型寸法をより小さくすることができ、これにより金型の取扱い性が向上する。また、金型寸法をより小さくすることができるため、原料投入や成形後の製品取り出しのための工数を削減できるとともに、金型の作製コストを低減させることもできる。

（２）例えば矩形の環状成形体を作製する場合（楕円形状や角丸長方形の環状成形体についても同様）、この環状成形体と同じ形状及び同じサイズのキャビティを有する従来の金型においては、金型自体の形状を同様に矩形にする必要があるところ、このような矩形の金型では、圧縮成形に用いるプレスの熱盤の一般的な形状（正方形又は正方形に比較的近い長方形）に適さず、圧縮成形が困難なことがあった。本発明の金型によれば、矩形の環状成形体を作製する場合においても、プレスの熱盤の形状に適した形状を金型に付与することができ、これにより金型の取扱い性が向上する。本発明の金型によれば、矩形の環状成形体を作製する場合にあっても、金型の形状を正方形又は正方形に比較的近い長方形にすることが可能である。

図４〜図１６に、本発明に係る金型が有する環状キャビティ形状の例を示す。なお、環状キャビティは、所定の幅を有する溝で構成されるが、図４〜図１６では、これを実線で示している。図４〜図１６に示される環状キャビティを有する金型はそれぞれ、その環状キャビティが収まるような形状を有するものであり、例えば正方形や、正方形に比較的近い長方形であることができる。

図４〜図７に示される環状キャビティは、いずれも円形状の環状成形体を作製するためのものであり、潰した円を１回又は２回以上折りたたんだような形状を有する。このような折りたたみ構造を有することにより、環状キャビティの周長をより長くとることができ、環状キャビティの形成に必要とされる金型の表面積を低減できるため、目的とする円形状の環状成形体と同じ形状及び同じサイズのキャビティを有する場合と比較して、金型寸法を小さくすることができる。

図４〜図７に示される環状キャビティはそれぞれ複数の曲線部を有しているが、これらはいずれも、目的とする円形状の環状成形体におけるその対応部分（曲線形状部分）よりも曲率半径を小さくした第１曲線部１である。

図８〜図１５に示される環状キャビティもまた、円形状の環状成形体を作製するためのものであり、目的とする円形状の環状成形体におけるその対応部分（曲線形状部分）よりも曲率半径を小さくした第１曲線部１を複数設けることにより、環状キャビティの周長をより長くとることができるようにしたものである。これにより、図４〜図７に示される環状キャビティと同様、環状キャビティの形成に必要とされる金型の表面積を低減できるため、目的とする円形状の環状成形体と同じ形状及び同じサイズのキャビティを有する場合と比較して、金型寸法を小さくすることができる。

図１６に示される環状キャビティは、矩形（長方形。ただし、４つの角部は曲率半径を有する。）の環状成形体を作製するためのものであり、その直線形状部分（長方形の長辺部分）を曲線状に形成して十字形にしたものである。従来の金型では、矩形の環状成形体を作製するために金型自体の形状を矩形にする必要があったが、図１６に示される環状キャビティによれば、長辺方向を縮めることができるため、金型の形状を、プレスの熱盤の形状に適した正方形又は正方形に比較的近い長方形にすることができる。

図１６に示される環状キャビティにおいて、矩形の環状成形体の直線形状部分を曲線状に形成してなる曲線部は、上述の第２曲線部２に相当する。

中でも、例えば図５〜７に示されるような環状キャビティは、潰した円を２回以上折りたたんだＮ字又はＭ字形状を有しているが、このような折りたたみ構造は、例えば図１２に示される環状キャビティ等と比較して、環状キャビティの周長をより長くとりやすい。

以上のとおり、本発明の金型は、上記第１曲線部及び／又は第２曲線部を含む環状キャビティを有するものであるが、これらの曲線部の曲率半径があまりに小さいと、得られる環状成形体におけるこの曲率半径が過度に大きい曲線部に相当する部分に「クセ」が残り、環状成形体が目的の形状を示さなくなる。「クセ」とは、金型から取り出した環状成形体に、第１曲線部及び／又は第２曲線部に由来する曲部が残存することをいう。

環状成形体を構成する材質の硬度にもよるが、上記クセを防止する観点から、第１曲線部及び第２曲線部の曲率半径Ｒは、４０ｍｍ以上であることが好ましく、５０ｍｍ以上であることがより好ましく、６０ｍｍ以上であることがさらに好ましい。概して、曲率半径Ｒが大きいほどクセを生じやすい傾向にあるが、曲率半径Ｒを４０ｍｍ以上とすることで、クセを問題のない程度まで抑制することが可能である。

また、第１曲線部及び第２曲線部の曲率半径Ｒは、１００ｍｍ以下であることが好ましく、８０ｍｍ以下であることがより好ましい。曲率半径Ｒが１００ｍｍを超える場合には、環状キャビティの周長を長くとることが難しくなり、本発明が奏し得る上述の効果が得られにくくなる。ただし、環状キャビティが第１曲線部及び／又は第２曲線部を複数有する場合において、これらのすべての曲線部の曲率半径Ｒを１００ｍｍ超としない限りは、十分な効果が得られ得る。すなわち、環状キャビティが第１曲線部及び／又は第２曲線部を複数有する場合において、曲率半径Ｒが１００ｍｍ超である曲線部を有していてもよい。

なお、上で述べた好ましい範囲の曲率半径Ｒは、環状キャビティが有する曲線部のうち、第１曲線部及び第２曲線部にのみ適用されるものである。例えば、目的の環状成形体が曲率半径４０ｍｍ未満の曲線部分を含む場合において、これに対応する部分として、環状キャビティが曲率半径４０ｍｍ未満の曲線部を含むことは差し支えない（例えば、図１６に示される環状キャビティにおける４つの角部を形成する曲線部のように）。この部分は、目的の形状を有する環状成形体を作製するための曲線部であり、クセを招来する部分とはなり得ないからである。

環状成形体がゴムで構成される場合、上記クセを防止する観点から、ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して測定されるＳｈｏｒｅ Ａ硬度が９０度以下であるゴムを用いることが好ましく、８０度以下であるゴムを用いることがより好ましく、７０度以下であるゴムで構成されることがさらに好ましい。概して、Ｓｈｏｒｅ Ａ硬度が大きいほどクセを生じやすい傾向にあるが、Ｓｈｏｒｅ Ａ硬度を好ましくは９０度以下、より好ましくは８０度以下、さらに好ましくは７０度以下とすることで、クセを問題のない程度まで抑制することが可能である。

また概して、環状成形体の線径（断面直径）が大きいほどクセを生じやすい傾向にある。そこで、環状成形体の線径、従って、これに対応する環状キャビティの溝の断面直径は、２０ｍｍφ以下とすることが好ましく、１５ｍｍφ以下とすることがより好ましく、１０ｍｍφ以下とすることがさらに好ましい。環状成形体の線径及び環状キャビティの溝の断面直径は通常、０．５ｍｍφ以上であり、好ましくは１ｍｍφ以上である。

＜実験例＞
曲率半径Ｒが３５、４０、４５、５０、５５、６０、７０、８０ｍｍである曲線部を含む８種のキャビティを有し、それら８種のキャビティの断面（円径）の直径が２ｍｍφであるＳＵＳ製の試験用金型１、断面直径が５ｍｍφであること以外は試験用金型１と同じである試験用金型２、及び断面直径が１０ｍｍφであること以外は試験用金型１と同じである試験用金型３を用意した。

上記試験用金型１〜３を用いた圧縮成形により加硫成形を行い、フッ素ゴム（ＦＫＭ）からなるゴム成形体を作製し、得られたゴム成形体における各上記曲線部に対応する部分にクセが残っているかどうかを、次の評価基準に従って評価した。上記フッ素ゴムのＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して測定されるＳｈｏｒｅ Ａ硬度は７０度である。評価結果を下記の表１に示す。

Ａ：机上に置いた状態でも、一端を持って吊り下げた状態でもゴム成形体にクセは認められない、
Ｂ：机上に置いた状態又は一端を持って吊り下げた状態で僅かなクセが認められるが、使用には問題のないレベルである、
Ｃ：机上に置いた状態又は一端を持って吊り下げた状態で明確なクセが認められる。

フッ素ゴム（ＦＫＭ）の代わりに、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、及びシリコーンゴムからなるゴム成形体を作製したこと以外は、上記と同様にして評価試験を行った。これらのゴムのＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して測定されるＳｈｏｒｅ Ａ硬度は７０度である。評価結果は、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、シリコーンゴムのいずれを用いた場合もＦＫＭと同じであった。

１ 第１曲線部、２ 第２曲線部。

環状成形体を構成する材質の硬度にもよるが、上記クセを防止する観点から、第１曲線部及び第２曲線部の曲率半径Ｒは、４０ｍｍ以上であることが好ましく、５０ｍｍ以上であることがより好ましく、６０ｍｍ以上であることがさらに好ましい。概して、曲率半径Ｒが小さいほどクセを生じやすい傾向にあるが、曲率半径Ｒを４０ｍｍ以上とすることで、クセを問題のない程度まで抑制することが可能である。

Claims (4)

1. 環状成形体を成形するための環状キャビティを有し、
   前記環状キャビティは、前記環状成形体における曲線形状部分に対応する部分をより曲率半径の小さい曲線状に形成した第１曲線部、及び前記環状成形体における直線形状部分に対応する部分を曲線状に形成した第２曲線部の少なくとも一方を含む、環状成形体作製用金型。
2. 前記第１曲線部及び前記第２曲線部の曲率半径Ｒが４０〜１００ｍｍである、請求項１に記載の金型。
3. 前記環状成形体がゴムからなる、請求項１又は２に記載の金型。
4. 前記ゴムは、ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して測定されるＳｈｏｒｅ Ａ硬度が７０度以下である、請求項３に記載の金型。

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