JP2016088041A - エラストマー成形型及びエラストマー成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】成形が終了して成形型から成形品を取り出した状態で、残存バリが存在しないエラストマー成形型及びエラストマー成形品を得る。
【解決手段】複数の型によって形成されるキャビティと、上記型のいずれか一つに形成された流動材料供給部とを備え、該流動材料供給部の一部と上記キャビティとが、型閉じ状態で平面的に見てオーバラップし、流入隙間を介して相互に連通しているエラストマー成形型。
【選択図】図３

Description

本発明は、エラストマー成形型及びその成形品に関する。

ゴム材料に代表されるエラストマー（以下ゴム材料と呼ぶ）は、成形型により所望の形状に成形され、例えば各種工業材料に用いられている。このようなゴム材料の成形型は一般に、成形品形状に対応するキャビティ（成形空間）と、流動性ゴム材料を流入させる流動材料供給部と、該流動材料供給部とキャビティを連通させるゲートとを備えており、成形完了状態では、キャビティ内の成形品と流動材料供給部内に残存する硬化ゴム材料（成形スプルー）とがゲート部に残存する薄肉部（連通バリ）で接続されている。従って、成形品を取り出す（分離する）には連通バリを除去（切断）する必要があった。

本出願人は、金属材料からなるコア部品上にゴム材料を一体に加硫成形する複合ゴム成形品において、コア部品の表面にはバリが残存しないように、該コア部品の表面にゴム材料に薄肉部で繋げたバリを積極的に形成し、このバリを成形後に薄肉部で切断除去する方法を提案している（特許文献１）。

特開平９-１１７９１９号公報

しかしながら、この特許文献１の技術は、コア部品の表面には成形バリが残存しないものの、依然として成形終了後に成形バリ（を有するゴム材料）の除去作業が必要である。また、コア部品が存在しないゴム成形品には適用できない。

本発明は、従って、成形が終了して成形型から成形品を取り出した状態で、残存バリが存在しないエラストマー成形型及びエラストマー成形品を得ることを目的とする。

本発明は、従来の成形型におけるゲートは、成形品の平面形状の外側にあってキャビティと流動材料供給部を接続しているのに対し、このようなゲートを無くし、キャビティと流動材料供給部の一部とを重ねてしまえば、バリの除去作業自体が不要になるという着眼に基づいてなされたものである。一方、ゲートを無くしてしまうと、成形品上には、引きちぎり跡（断裂跡）が生じるが、この引きちぎり跡は成形品の性能（機能）に影響を与えない部分に形成することができる。

本発明によるエラストマーの成形型は、複数の型によって形成されるキャビティと、上記型のいずれか一つに形成された流動材料供給部とを備え、上記流動材料供給部の一部と上記キャビティとが、型閉じ状態で平面的に見てオーバラップし、流入隙間を介して相互に連通していることを特徴としている。「平面的に見て」とは、「型の開閉方向に沿う方向から見て」の意である。

この成形型によると、成形完了状態で、キャビティ内の成形品と、流動材料供給部内の成形スプルーとが「オーバラップ部分（つまり流入隙間）」で接続される。この接続部分は、複数の成形型を分離するときに引きちぎられる。「引きちぎる」とは刃物を用いることなく、成形品と成形スプルーとの間に外力を加えて破断することを言う。勿論、引きちぎり部分は、成形品の機能（性能）には影響を与えない部分に設定する。

「オーバラップ部分」の形状は、好ましい実施形態では、成形品の平面形状に沿う形状とする。例えば、成形品の平面形状が円形であれば、該円形の外縁または内縁に沿う形状とすることができる。「オーバラップ部分」は、連続していても不連続であってもよい。

流入隙間は、本発明の一態様では、複数の成形型のパーティングラインの延長面（同一面）上に構成することができる。

流入隙間の大きさは、０.０２ｍｍから０.１５ｍｍの範囲とすることが好ましい。０.０２ｍｍ未満では、流動状態のゴム材料（エラストマー材料）がキャビティ内に流入せず、０.１５ｍｍを超えると、成形型と成形品とを分離するとき（成形品を成形型内に残存する成形スプルーから引きちぎるとき）、成形品内に亀裂が生じる可能性が高まる。

また、流動材料供給部は、キャビティの平面形状に沿う閉曲線からなる連続溝部と、この連続溝部に対して流動材料を供給する複数の注入孔とから構成することができる。閉曲線には三角形以上の多角形を含む。注入孔には、キャビティを構成する型と、流動材料供給部を有する型とを分離するとき、その分離力によって、該注入孔内に成形されている成形スプルーが引きちぎられるように、小径のネック部を設けることが好ましい。

本発明によるエラストマー成形品は、完成状態の成形品輪郭内に、引きちぎり跡が残存することを特徴としている。引きちぎり跡は、成形品の平面輪郭の外縁または内縁に沿って形成されていることが好ましい。

本発明の成形型は、各種ゴム材料の他、熱可塑性樹脂を含む熱可塑性エラストマーの成形にも用いることができる。

本発明によれば、成形が終了して成形型から成形品を取り出した状態で、成形品に残存バリが存在しないエラストマー成形型及びエラストマー成形品を得ることができる。

本発明によるエラストマー成形型によって成形されたエラストマー成形品の一例を示す斜視図である。 本発明によるエラストマー成形型の第１の実施形態を示す縦断面図である。 図２のIII-III線に沿う矢視図である。 図２、図３の成形型による成形が完了した状態のゴム材料の状態を示す半断面斜視図である。 同エラストマー成形品の型抜き状態を示す半断面斜視図である。 本発明によるエラストマー成形型の第２の実施形態を示す縦断面図である。 図６のVII-VII線に沿う矢視図である。 本発明によるエラストマー成形型の第３の実施形態を示す縦断面図である。

図１ないし図５は、本発明によるエラストマー成形型１００及び成形されるエラストマー成形品Ｐの第１の実施形態を示している。この実施形態のエラストマー成形品Ｐは、図１に示すように、金属製のコア部品Ｍ上に、ゴム材料Ｇを加硫成形する複合ゴム製品Ｐである。複合ゴム製品Ｐは、コア部品Ｍが円柱状、ゴム材料Ｇがこのコア部品Ｍ上に形成される穴あき円盤状をなす軸回転対称形状部品である。コア部品Ｍには、その上下に軸孔Ｍ１、Ｍ２（図２）が形成されている。

エラストマー成形型１００は、図２に示すように、下方から順に、ガイド金型（下型）１０と、中型２０と、上型３０とを有している。ガイド金型１０は、コア部品Ｍを挿入する挿入孔１１を有する上ガイド金型１０Ａと、挿入孔１１の底部に位置し、コア部品Ｍの軸孔Ｍ２に挿入される位置決めボス１２を有する下ガイド金型１０Ｂとからなっている。上ガイド金型１０Ａと下ガイド金型１０Ｂは一体に構成することもできる。

中型２０は、内テーパ孔２１と、キャビティ孔２２と、上面離型面２３を有している。内テーパ孔２１は、ガイド金型１０の挿入孔１１に挿入したコア部品Ｍの上端外周に当接する上方に行くに従って径を縮小する截頭内テーパ面からなっている。コア部品Ｍの上端面は平面である。中型２０とガイド金型（下型）１０とは、パーティングラインＰＬ１で分離可能である。

上型３０は、コア部品Ｍの軸孔Ｍ１に挿入される位置決めテーパボス３１と、下面離型面３２とを有している。下面離型面３２は、中型２０の上面離型面２３と接離するパーティングラインＰＬ２を構成する。ゴム材料Ｇを成形するキャビティＣは、コア部品Ｍの上面、キャビティ孔２２の内面、位置決めテーパボス３１の外面及び下面離型面３２の下面で囲まれた空間によって構成された軸回転対称の空間である。

上型３０には、平面的に見て（型の開閉方向（図２の上下方向）に見て）、キャビティＣと一部がオーバラップする、流動材料供給部（空間、スプルー）３３が形成されている。この流動材料供給部３３は、下面離型面３２に開口する、下方が幅広の断面台形全環状溝（閉曲線からなる連続溝部）３３ａと、この断面台形全環状溝３３ａに連通する２本の注入テーパ孔（注入孔）３３ｂとからなっている。図３は、断面台形全環状溝３３ａ、注入テーパ孔３３ｂ及びキャビティＣとの平面的な連通関係を一部誇張して描いたもので、断面台形環状溝３３ａは、テーパボス３１と同心であり、下面離型面３２における幅がａである。この断面台形全環状溝３３ａとキャビティＣとは、キャビティＣの上端外縁部において、幅ｇの流入隙間３５において連通している。この流入隙間幅ｇは、キャビティＣの大きさ及びエラストマーの性質（流動性の大小）に応じ、０.０２ｍｍから０.１５ｍｍ、より好ましくは、０.０３ｍｍから０.１２ｍｍとする。一方、注入テーパ孔３３ｂは、この実施形態では、全環状の断面台形全環状溝３３ａに対し、直径方向の２カ所で連通するように、２つ（本）が設けられている。

２本の注入テーパ孔３３ｂは同一形状であって、断面台形全環状溝３３ａに向けて縮径しており、断面台形全環状溝３３ａとの境界部が小径のネック部３３ｃを構成する。

上記エラストマー成形型１００による成形手順は次の通りである。ガイド金型１０の挿入孔１１に予め上端面に接着剤を塗布したコア部品Ｍを嵌め、軸孔Ｍ２を位置決めボス１２に嵌合させて位置決めする。次いで、ガイド金型１０上に中型２０を重ねてコア部品Ｍの上端部外周を内テーパ孔２１に接触させ、さらに、上型３０の下面離型面３２を中型２０の上面離型面２３と接触させて型閉じ状態とする。

この型閉じ状態において、流動材料供給部３３（注入テーパ孔３３ｂ）から、流動材料を注入すると、該材料は断面台形全環状溝３３ａに流入した後、流入隙間３５からキャビティＣ内に流入する。流動材料供給部３３とキャビティＣ内が流動材料で満たされた後、常法に従い、該流動材料を加硫成形すると、コア部品Ｍ上にキャビティＣの形状に対応したゴム材料Ｇが成形される。この成形完了状態では、キャビティＣ内で硬化したゴム材料Ｇと、流動材料供給部３３（断面台形全環状溝３３ａ及び注入テーパ孔３３ｂ）内で硬化した成形スプルーＳは、流入隙間３５に存在する硬化樹脂材料（接続エラストマーＸ）で繋がっている（図４）。接続エラストマーＸ（流入隙間３５）の大きさは、図３及び図４では誇張して描いているが、上述のように、実際には０.１ｍｍ前後である。

この成形完了状態において、上型３０と中型２０をパーティングラインＰＬ２において分離すると、まず成形スプルーＳが小径のネック部３３ｃにおいて切断される（引きちぎられる）（図５）。別言すると、成形スプルーＳがネック部３３ｃで切断され（引きちぎられ）、接続エラストマーＸでは切断されないように、流入隙間３５の大きさ（全断面積）とネック部３３ｃの径（合計断面積）を定める。この切断状態においては、ネック部３３ｃより下方の断面台形全環状溝３３ａ内に残存していた成形スプルーは、製品側残存成形スプルーＳ’として上面離型面２３上に残存し、製品側残存成形スプルーＳ’とゴム材料Ｇが流入隙間３５内の接続エラストマーＸによって接続された状態となる（図５）。図５では、ネック部３３ｃより上方の注入テーパ孔３３ｂ内に存在していた成形スプルーＳと、製品側残存成形スプルーＳ’との引きちぎり跡をＳ”で示した。

次に、ガイド金型（下型）１０をパーティングラインＰＬ１で中型２０から分離した状態において、コア部品Ｍ上にゴム材料Ｇを有する複合ゴム製品Ｐを、図５に示すように、押出棒４０で押し下げると、製品側残存成形スプルーＳ’とゴム材料Ｇ（複合ゴム製品Ｐ）とを接続していた接続エラストマーＸが引きちぎられる。従って、複合ゴム製品Ｐのゴム材料Ｇの上面外周縁には、引きちぎり跡Ｙ（図１）が生じる。この引きちぎり跡Ｙ（及び引きちぎり跡Ｓ”）は、複合ゴム製品Ｐの性能（例えばシール性能）に悪影響を与えることがない部分に設ける。

以上の第１の実施形態は、金属製のコア部品Ｍとゴム材料Ｇとからなる複合ゴム製品Ｐの成形に本発明を適用したものである。これに対し、図６、図７は、単純円盤状ゴム製品（コア部品を持たないゴム成形品）の成形に本発明を適用した第２の実施形態を示している。この実施形態では、エラストマー成形型１００’は、下型１０’、中型２０’及び上型３０’からなり、下型１０’と中型２０’はパーティングラインＰＬ１で分離可能であり、中型２０’と上型３０’はパーティングラインＰＬ２で分離可能である。下型１０’の上面１１と、中型２０’の成形孔２５及び上型３０’の下型離型面３２（パーティングラインＰＬ２）によって成形空間２６が形成されている。上型３０’には、第１の実施形態と同様の断面台形全環状溝３３ａとテーパ注入孔３３ｂからなる流動材料供給部３３が形成されていて、断面台形全環状溝３３ａと成形空間２６が流入隙間３５によって連通している。

この実施形態によれば、成形空間２６でのゴム材料の成形が終了した後、中型２０’から上型３０’を外すことにより、第１の実施形態と同様に、別途のバリの切除作業を要することなく、成形空間２６で成形された成形品の図６の上面周縁に接続エラストマーの引きちぎり跡を残した円盤状ゴム成形品を得ることができる。そして、続いて、中型２０’から下型１０’を外した状態で、成形品を中型２０’から押し出すことで、成形品を取り出すことができる。

図８は、成形品が環状部材である場合のエラストマー成形型１００”の構成例を示している。図７と比較して異なる点は、中型２０"に、上型３０"の断面台形全環状溝３３ａとは中心をずらせて、環状溝２７を形成し、この環状溝２７と、下型１０"の上面１１と、上型３０’の下型離型面３２（パーティングラインＰＬ２）によって成形空間２８が形成されている点である。平面的にみて、環状溝２７の内側縁部と断面台形全環状溝４４の外側縁部とが僅かに（第１の実施形態の隙間ｇだけ）連通している。

以上の実施形態では、キャビティと流動材料供給部とを連通させる流入隙間が複数の成形型のパーティングラインの延長面（同一面）上に構成されているが、キャビティと流動材料供給部が平面的に見てオーバラップする部分であれば、必ずしもパーティングラインの延長面上に存在しなくてもよい。

また、以上の実施形態では、キャビティＣに流入隙間３５で連通する連通溝３３ａの平面形状が円形であるが、この連通溝の平面形状は、キャビティＣの平面形状に応じて変化させることができ、不連続とすることもできる。

Ｍ コア部品
Ｍ１ Ｍ２ 軸孔
Ｇ ゴム材料
Ｐ 複合ゴム製品（エラストマー成形品）
Ｃ キャビティ
Ｙ 引きちぎり跡
Ｓ 成形スプルー
Ｓ’ 製品側残存成形スプルー
ＰＬ１ ＰＬ２ パーティングライン
Ｘ 接続エラストマー
１００ １００’１００” エラストマー成形型
１０ ガイド金型
１０Ａ 上ガイド金型
１０Ｂ 下ガイド金型
１１ 挿入孔
１２ 位置決めボス
２０ ２０’ 中型
２１ 内テーパ孔
２２ キャビティ孔
２３ 上面離型面
２４ ２６ ２８ 成形空間
３０ ３０’ 上型
３１ 位置決めテーパボス
３２ 下面離型面
３３ 流動材料供給部
３３ａ 断面台形全環状溝（閉曲線からなる連続溝部）
３３ｂ 注入テーパ孔（注入孔）
３３ｃ ネック部
３５ 流入隙間
４０ 押出棒

Claims (8)

1. 複数の型によって形成されるエラストマー材料の成形品に対応するキャビティと、該キャビティに対して流動性材料を流入させる上記型のいずれか一つに形成された流動材料供給部とを有するエラストマー成形型において、
   上記流動材料供給部の一部と上記キャビティとが、型閉じ状態で平面的に見てオーバラップし、流入隙間を介して相互に連通していることを特徴とするエラストマー成形型。
2. 請求項１記載のエラストマー成形型において、上記オーバラップ部分は、成形品の平面形状に沿う形状であるエラストマー成形型。
3. 請求項１または２記載のエラストマー成形型において、上記流入隙間は、複数の成形型のパーティングラインの延長面上に位置しているエラストマー成形型。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項記載のエラストマー成形型において、上記流入隙間の大きさは、０.０２ｍｍから０.１５ｍｍの範囲であるエラストマー成形型。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項記載のエラストマー成形型において、上記流動材料供給部は、キャビティの平面形状に沿う閉曲線からなる連続溝部と、この連続溝部に対して流動材料を供給する複数の注入孔とから構成されているエラストマー成形型。
6. 請求項５記載のエラストマー成形型において、上記注入孔には、キャビティを構成する型と、流動材料供給部を有する型とを分離するとき、その分離力によって、該注入孔内に成形されている成形スプルーが引きちぎられるように、小径のネック部が形成されているエラストマー成形型。
7. エラストマー成形型のキャビティ内に成形されるエラストマー成形品において、該成形品輪郭内に、引きちぎり跡が残存することを特徴とするエラストマー成形品。
8. 請求項７記載のエラストマー成形品において、引きちぎり跡は、成形品の平面輪郭の外縁または内縁に沿って形成されているエラストマー成形品。

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