JP2017166521A - ゴムチューブおよびその作製方法 - Google Patents

ゴムチューブおよびその作製方法 Download PDF

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Abstract

【課題】フッ素ゴムのポリマー変更や配合変更をすることなく、フッ素ゴムの粘着性を下げる。【解決手段】ゴムチューブは、チューブ内径Ｄに対するチューブ内面の少なくとも一部の内表面粗さＲｚ（最大高さ）の比（Ｒｚ／Ｄ）が、０．０３８以上とされている。また、Ｒｚに代えて、Ｒｐ（最大山高さ）の比（Ｒｐ／Ｄ）が０．０１９以上、Ｒｖ（最大谷深さ）の比（Ｒｖ／Ｄ）が０．０１９以上、Ｒａ（算術平均粗さ）の比（Ｒａ／Ｄ）が０．００３６以上、Ｒｑ（二乗平均平方根高さ）の比（Ｒｑ／Ｄ）が０．００４６以上としてもよい。ゴムチューブ、特にフッ素ゴム製のチューブにおいて、その粘着性を下げることができる。よって、当該ゴムチューブをチューブポンプ用チューブとして用いる場合、その性能を向上させることができる。また本発明のゴムチューブは、ピンチバルブチューブとしての利用も可能である。【選択図】なし

Description

この発明は、ゴムチューブおよびその作製方法に関する。特に、フッ素ゴムで作製するゴムチューブに関する。
フッ素ゴムは一般的に粘着性が高い。このため、チューブポンプなどのように、チューブを繰り返し押し潰して使用する用途においては、フッ素ゴムの粘着性に起因する送液性の悪さが問題となる。送液性の悪さとは、チューブが潰れた状態から元の形状に復元するのに時間がかかることに起因して、送液速度または送液応答性が低いことをいう。
このように、フッ素ゴムは、耐熱性、耐薬品性が高いことから多くの用途で使用されているが、粘着性の高さが欠点である。チューブポンプ用途では、微量な流体量を迅速に送る必要がある場合は、粘着性に起因するチューブ復元性の悪さが問題となる場合がある。
そこで、特許文献１または特許文献２では、チューブの内面にＰＴＦＥ樹脂層を構成することで、粘着性を低下させたチューブが提案されている。
特表２００２−５０２７３５号公報 特開２００８−３０４７１号公報
特許文献１や特許文献２に提案されているチューブの場合、チューブを複層にするため、チューブ作製工程が煩雑になるという課題がある。また、層間剥離が起こるなどの問題点もある。
この発明は、このような背景の元になされたものであり、ゴムチューブの粘着性を下げることを課題とする。特に、フッ素ゴムのポリマー変更や配合変更をすることなく、フッ素ゴムの粘着性を下げることを目的とする。
上記目的を達成するためのこの発明は、以下の構成を有している。
請求項１記載の発明は、チューブ内径Ｄに対するチューブ内面の少なくとも一部の内表面粗さＲｚ（最大高さ）の比（Ｒｚ／Ｄ）が、０．０３８以上であることを特徴とする、ゴムチューブである。
請求項２記載の発明は、チューブ内径Ｄに対するチューブ内面の少なくとも一部の内表面粗さＲｐ（最大山高さ）の比（Ｒｐ／Ｄ）が、０．０１９以上であることを特徴とする、ゴムチューブである。
請求項３記載の発明は、チューブ内径Ｄに対するチューブ内面の少なくとも一部の内表面粗さＲｖ（最大谷深さ）の比（Ｒｖ／Ｄ）が、０．０１９以上であることを特徴とする、ゴムチューブである。
請求項４記載の発明は、チューブ内径Ｄに対するチューブ内面の少なくとも一部の内表面粗さＲａ（算術平均粗さ）の比（Ｒａ／Ｄ）が、０．００３６以上であることを特徴とするゴムチューブである。
請求項５記載の発明は、チューブ内径Ｄに対するチューブ内面の少なくとも一部の内表面粗さＲｑ（二乗平均平方根高さ）の比（Ｒｑ／Ｄ）が、０．００４６以上であることを特徴とする、ゴムチューブである。
請求項６記載の発明は、前記最大高さＲｚに関する比（Ｒｚ／Ｄ）が０．０３８以上である部分が、チューブが押しつぶされる部分であることを特徴とする、請求項１記載のゴムチューブである。
請求項７記載の発明は、前記最大山高さＲｐに関する比（Ｒｐ／Ｄ）が０．０１９以上である部分が、チューブが押しつぶされる部分であることを特徴とする、請求項２記載のゴムチューブである。
請求項８記載の発明は、前記最大谷深さＲｖに関する比（Ｒｖ／Ｄ）が０．０１９以上である部分が、チューブが押しつぶされる部分であることを特徴とする、請求項３記載のゴムチューブである。
請求項９記載の発明は、前記算術平均粗さＲａの比（Ｒａ／Ｄ）が０．００３６以上である部分が、チューブが押しつぶされる部分であることを特徴とする、請求項４記載のゴムチューブである。
請求項１０記載の発明は、前記二乗平均平方根高さＲｑの比（Ｒｑ／Ｄ）の比が０．００４６以上である部分が、チューブが押しつぶされる部分であることを特徴とする、請求項５記載のゴムチューブである。
請求項１１記載の発明は、前記チューブの材質がフッ素ゴムであることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のゴムチューブである。
請求項１２記載の発明は、前記フッ素ゴムがＦＫＭであることを特徴とする、請求項１１に記載のゴムチューブである。
請求項１３記載の発明は、前記ゴムチューブは、チューブポンプ用チューブまたはピンチバルブ用チューブであることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のゴムチューブである。
請求項１４記載の発明は、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のゴムチューブの作製方法であって、少なくともゴムチューブ成形品と接する部分を粗らした金型で成形することを特徴とする、ゴムチューブ成形品の作製方法である。
請求項１５記載の発明は、前記金型を粗す部分が、少なくともチューブ内面と接する部分であることを特徴とする、請求項１４に記載のゴムチューブ成形品の作製方法である。
請求項１６記載の発明は、前記金型を粗す部分が、チューブ内面と接する部分のうち、チューブ両端から５ｍｍまでの範囲を除く部分であることを特徴とする、請求項１５に記載のゴムチューブ成形品の作製方法である。
請求項１７記載の発明は、前記金型を粗す方法が、ショットブラストであることを特徴とする、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載のゴムチューブ成形品の作製方法である。
請求項１８記載の発明は、前記ショットブラストの投射材がガラスビーズであることを特徴とする、請求項１４〜１７のいずれか一項に記載のゴムチューブ成形品の作製方法である。
この発明では、表面粗さパラメータとして、ＪＩＳ Ｂ ０６０１における表面粗さパラメータＲｚ（最大高さ）、Ｒｐ（最大山高さ）、Ｒｖ（最大谷深さ）、Ｒａ（算術平均粗さ）、Ｒｑ（二乗平均平方根高さ）を用いたが、これに代え、ＩＳＯ ２５１７８で規定している表面粗さパラメータＳｚ（最大高さ）、Ｓｐ（最大山高さ）、Ｓｖ（最大谷深さ）、Ｓａ（算術平均粗さ）、Ｓｑ（二乗平均平方根高さ）を用いてもよい。
この発明によれば、ゴムチューブ、特にフッ素ゴム製のチューブにおいて、その粘着性を下げることができる。よって、当該ゴムチューブをチューブポンプ用チューブとして用いる場合、その性能を向上させることができる。また本発明のゴムチューブは、ピンチバルブチューブとしての利用も可能である。
図１は、この発明の一実施形態に係るゴムチューブの成形用金型を示す図解的な斜視図である。
以下には、この発明の実施形態について、具体的に説明をする。
＜金型＞
図１は、この発明の一実施形態に係るゴムチューブの成形用金型１０を示す図解的な斜視図である。
金型１０は、構成部品として、下型１１、上型１２および中芯棒１３を有する。金型１０は、内径１ｍｍ、外径２ｍｍのゴムチューブ成形用の金型であり、中芯棒１３の表面（周面）は、ゴムチューブ成形品内面に接し、ゴムチューブ成形品の内面形状を規定する。
中芯棒１３は、直径φ＝１ｍｍの金属棒であり、その表面は鏡面研磨された上で、端部を除く表面１３ｆは、たとえばショットブラストによって適度に粗されている。
ショットブラストの投射材としては、金属系、セラミック系、樹脂系、ガラス系などを使用可能であるが、中でも、ガラス系は中芯棒１３の表面を汚すことが少ないため、特に望ましい。
中芯棒１３の端部表面１３ｅは、ゴムチューブ成形品の端部に対応するため、必要に応じてショットブラストを当てなくてよい。具体的には、ゴムチューブ成形品の端部内面に接する中芯棒１３の端部５ｍｍ程度の表面には、ショットブラストを当てず、鏡面１３ｅのままにされている。
この中芯棒１３を有する金型１０でゴムチューブを成形すると、チューブ内面の少なくとも中心部が適度に粗れたゴムチューブ成形品が得られる。
また、必要に応じて、チューブ外面と接する金型（上型１２、下型１１）の内面を同様にして粗してもよい。
＜製造方法＞
チューブ内面に相当する金型個所、すなわち上記中芯棒１３の表面１３ｆをショットブラストで加工し、表面粗さの異なる複数の金型中芯棒１３を作製した。
デュポンViton A700に所定の割合で加硫剤、カーボン、水酸化カルシウム、マグネシウム塩を混練した後、上記金型１０を用いてプレス成形（１７７℃）を行い、フッ素ゴムチューブ成形品を得た。
２３２℃で２４時間２次加硫を行い、目的のフッ素ゴムチューブ（内径；１ｍｍ、外径；２ｍｍ）を得た。
＜実施例と比較例の仕様＞
表面粗さの異なる中芯棒１３を用いて成形した内径１ｍｍ、外径２ｍｍの各チューブに対し、チューブが押しつぶされる部分のそれぞれの内面の表面粗さ（Ｒｐ、Ｒｖ、Ｒｚ、Ｒａ、Ｒｑ）と内径（Ｄ）との比は、下記比較例および実施例のとおりである。
［比較例１］
Ｒｐ：８．４ｕｍ（Ｒｐ／Ｄ：０．００８４）、Ｒｖ：９．７ｕｍ（Ｒｖ／Ｄ：０．００９７）、Ｒｚ：１８．２ｕｍ（Ｒｚ／Ｄ：０．０１８）、Ｒａ：２．０ｕｍ（Ｒａ／Ｄ：０．００２０）、Ｒｑ：２．６ｕｍ（Ｒｑ／Ｄ：０．００２６）、復元応答時間：８８４ミリ秒
［比較例２］
Ｒｐ：１１．６ｕｍ（Ｒｐ／Ｄ：０．０１２）、Ｒｖ：１３．１ｕｍ（Ｒｖ／Ｄ：０．０１３）、Ｒｚ：２４．７ｕｍ（Ｒｚ／Ｄ：０．０２５）、Ｒａ：３．０ｕｍ（Ｒａ／Ｄ：０．００３０）、Ｒｑ：３．９ｕｍ（Ｒｑ／Ｄ：０．００３９）、復元応答時間：８８６ミリ秒
［実施例１］
Ｒｐ：１９．１ｕｍ（Ｒｐ／Ｄ：０．０１９）、Ｒｖ：１８．７ｕｍ（Ｒｖ／Ｄ：０．０１９）、Ｒｚ：３７．８ｕｍ（Ｒｚ／Ｄ：０．０３８）、Ｒａ：３．６ｕｍ（Ｒａ／Ｄ：０．００３６）、Ｒｑ：４．６ｕｍ（Ｒｑ／Ｄ：０．００４６）、復元応答時間：１６１ミリ秒
［実施例２］
Ｒｐ：１９．７ｕｍ（Ｒｐ／Ｄ：０．０２０）、Ｒｖ：１９．７ｕｍ（Ｒｖ／Ｄ：０．０２０）、Ｒｚ：３９．４ｕｍ（Ｒｚ／Ｄ：０．０３９）、Ｒａ：４．３ｕｍ（Ｒａ／Ｄ：０．００４３）、Ｒｑ：５．２ｕｍ（Ｒｑ／Ｄ：０．００５２）、復元応答時間：１５４ミリ秒
［実施例３］
Ｒｐ：２１．３ｕｍ（Ｒｐ／Ｄ：０．０２１）、Ｒｖ：２３．６ｕｍ（Ｒｖ／Ｄ：０．０２４）、Ｒｚ：４４．９ｕｍ（Ｒｚ／Ｄ：０．０４５）、Ｒａ：４．０ｕｍ（Ｒａ／Ｄ：０．００４０）、Ｒｑ：５．２ｕｍ（Ｒｑ／Ｄ：０．００５２）、復元応答時間：１２６ミリ秒
［実施例４］
Ｒｐ：２２．８ｕｍ（Ｒｐ／Ｄ：０．０２３）、Ｒｖ：２５．５ｕｍ（Ｒｖ／Ｄ：０．０２５）、Ｒｚ：４８．３ｕｍ（Ｒｚ／Ｄ：０．０４８）、Ｒａ：４．４ｕｍ（Ｒａ／Ｄ：０．００４４）、Ｒｑ：５．７ｕｍ（Ｒｑ／Ｄ：０．００５７）、復元応答時間：１０７ミリ秒
［実施例５］
Ｒｐ：２２．４ｕｍ（Ｒｐ／Ｄ：０．０２２）、Ｒｖ：２８．３ｕｍ（Ｒｖ／Ｄ：０．０２８）、Ｒｚ：５０．６ｕｍ（Ｒｚ／Ｄ：０．０５１）、Ｒａ：５．０ｕｍ（Ｒａ／Ｄ：０．００５０）、Ｒｑ：６．１ｕｍ（Ｒｑ／Ｄ：０．００６１）、復元応答時間：１１１ミリ秒
［実施例６］
Ｒｐ：２６．０ｕｍ（Ｒｐ／Ｄ：０．０２６）、Ｒｖ：２７．１ｕｍ（Ｒｖ／Ｄ：０．０２７）、Ｒｚ：５３．１ｕｍ（Ｒｚ／Ｄ：０．０５３）、Ｒａ：４．４ｕｍ（Ｒａ／Ｄ：０．００４４）、Ｒｑ：５．６ｕｍ（Ｒｑ／Ｄ：０．００５６）、復元応答時間：１０９ミリ秒
［実施例７］
Ｒｐ：３３．２ｕｍ（Ｒｐ／Ｄ：０．０３３）、Ｒｖ：３２．８ｕｍ（Ｒｖ／Ｄ：０．０３３）、Ｒｚ：６６．０ｕｍ（Ｒｚ／Ｄ：０．０６６）、Ｒａ：５．７ｕｍ（Ｒａ／Ｄ：０．００５７）、Ｒｑ：７．２ｕｍ（Ｒｑ／Ｄ：０．００７２）、復元応答時間：１１３ミリ秒
＜試験方法＞
フッ素ゴムチューブをソレノイド駆動（２４Ｖ）のピンチバルブに取り付け、バルブを閉（チューブがつぶれている状態）でＩＮ側から１００ｋＰａのエアー圧をかける。
ソレノイドに電流を流しバルブを電気的に開にした時点を０秒とし、バルブＯＵＴ側に設置した圧力計が所定圧を検知するまでの時間を「復元応答時間」とする。
チューブ粘着により、チューブがつぶれている状態から開くまでの時間が長くかかると、「復元応答時間」が遅くなる。
なお、チューブ内面の表面粗さ測定は、チューブを長手方向に半分に切断した後、キーエンス社製レーザー顕微鏡VK-X100で行った。
＜試験結果＞
上記の比較例および実施例の内容を整理すると表１のとおりである。
Figure 2017166521
表１により、
チューブ内径Ｄに対するチューブ内面の少なくとも一部の内表面粗さＲｚ（最大高さ）の比（Ｒｚ／Ｄ）が、０．０３８以上であるもの、
チューブ内径Ｄに対するチューブ内面の少なくとも一部の内表面粗さＲｐ（最大山高さ）の比（Ｒｐ／Ｄ）が、０．０１９以上であるもの、
チューブ内径Ｄに対するチューブ内面の少なくとも一部の内表面粗さＲｖ（最大谷深さ）の比（Ｒｖ／Ｄ）が、０．０１９以上であるもの、
チューブ内径Ｄに対するチューブ内面の少なくとも一部の内表面粗さＲａ（算術平均粗さ）の比（Ｒａ／Ｄ）が、０．００３６以上であるもの、
チューブ内径Ｄに対するチューブ内面の少なくとも一部の内表面粗さＲｑ（二乗平均平方根高さ）の比（Ｒｑ／Ｄ）が、０．００４６以上であるもの、
が好ましいことがわかる。
１０ 金型
１１ 下型
１２ 上型
１３ 中芯棒
１３ｅ 中芯棒の端部表面（鏡面）
１３ｆ 中芯棒の主要部表面

Claims (18)

  1. チューブ内径Ｄに対するチューブ内面の少なくとも一部の内表面粗さＲｚ（最大高さ）の比（Ｒｚ／Ｄ）が、０．０３８以上であることを特徴とする、ゴムチューブ。
  2. チューブ内径Ｄに対するチューブ内面の少なくとも一部の内表面粗さＲｐ（最大山高さ）の比（Ｒｐ／Ｄ）が、０．０１９以上であることを特徴とする、ゴムチューブ
  3. チューブ内径Ｄに対するチューブ内面の少なくとも一部の内表面粗さＲｖ（最大谷深さ）の比（Ｒｖ／Ｄ）が、０．０１９以上であることを特徴とする、ゴムチューブ。
  4. チューブ内径Ｄに対するチューブ内面の少なくとも一部の内表面粗さＲａ（算術平均粗さ）の比（Ｒａ／Ｄ）が、０．００３６以上であることを特徴とするゴムチューブ。
  5. チューブ内径Ｄに対するチューブ内面の少なくとも一部の内表面粗さＲｑ（二乗平均平方根高さ）の比（Ｒｑ／Ｄ）が、０．００４６以上であることを特徴とする、ゴムチューブ。
  6. 前記最大高さＲｚに関する比（Ｒｚ／Ｄ）が０．０３８以上である部分が、チューブが押しつぶされる部分であることを特徴とする、請求項１に記載のゴムチューブ
  7. 前記最大山高さＲｐに関する比（Ｒｐ／Ｄ）が０．０１９以上である部分が、チューブが押しつぶされる部分であることを特徴とする、請求項２に記載のゴムチューブ。
  8. 前記最大谷深さＲｖに関する比（Ｒｖ／Ｄ）が０．０１９以上である部分が、チューブが押しつぶされる部分であることを特徴とする、請求項３に記載のゴムチューブ。
  9. 前記算術平均粗さＲａの比（Ｒａ／Ｄ）が０．００３６以上である部分が、チューブが押しつぶされる部分であることを特徴とする、請求項４に記載のゴムチューブ。
  10. 前記二乗平均平方根高さＲｑの比（Ｒｑ／Ｄ）の比が０．００４６以上である部分が、チューブが押しつぶされる部分であることを特徴とする、請求項５に記載のゴムチューブ。
  11. 前記チューブの材質がフッ素ゴムであることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のゴムチューブ。
  12. 前記フッ素ゴムがＦＫＭであることを特徴とする、請求項１１に記載のゴムチューブ。
  13. 前記ゴムチューブは、チューブポンプ用チューブまたはピンチバルブ用チューブであることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のゴムチューブ。
  14. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載のゴムチューブの作製方法であって、少なくともゴムチューブ成形品と接する部分を粗らした金型で成形することを特徴とする、ゴムチューブ成形品の作製方法。
  15. 前記金型を粗す部分が、少なくともチューブ内面と接する部分であることを特徴とする、請求項１４に記載のゴムチューブ成形品の作製方法。
  16. 前記金型を粗す部分が、チューブ内面と接する部分のうち、チューブ両端から５ｍｍまでの範囲を除く部分であることを特徴とする、請求項１５に記載のゴムチューブ成形品の作製方法。
  17. 前記金型を粗す方法が、ショットブラストであることを特徴とする、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載のゴムチューブ成形品の作製方法。
  18. 前記ショットブラストの投射材がガラスビーズであることを特徴とする、請求項１４〜１７のいずれか一項に記載のゴムチューブ成形品の作製方法。
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