JP3948707B2 - 膨出円盤状繊維補強ゴム成形体とその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は膨出円盤状繊維補強ゴム成形体とその製造方法に関し、詳しくは、内側ゴム層と補強層と外側ゴム層とを有し、略中央部に膨出箇所を備える膨出円盤状繊維補強ゴム成形体とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
バルブ、燃料ポンプ、ガス圧力調節器などに用いられるダイヤフラムの弁体として、ゴム膜が多く使用されている。このゴム膜は耐圧補強のため、通常、内側ゴム層と補強層と外側ゴム層とを有して、中心層を形成する補強層に繊維補強を採用している。補強層として、従来は、補強繊維を平織構造としたもの、簾状に形成して所定角度で交差させたもの、網織構造としたもの等が、製造歩留りを高くできるために多く採用されている。バルブに使用されているダイヤフラムは、バルブ効率を高めるため、中央部を幾分山形（凸状）に形成した膨出形状としているが、この膨出箇所は平板状のダイヤフラムに比べて、補強繊維の配置が３次元的になるため、成形過程において均等な補強を形成するよう繊維を配置することは難しい。
【０００３】
特に、ダイヤフラムポンプとして使用する場合は、膨出部の膨出高さが高いため、平織の繊維ではしわが入り易く使用に不適となるため、簾状の繊維を狭幅に切断して長手方向に引き伸ばして裁断することを繰り返し、これを内側ゴム層上に配置すると共に、その上に外側ゴム層を積層させる構造が一般に採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような狭幅の簾状の繊維を配置する構成としても、中央部と両端部（円盤状ダイヤフラムの周囲部）とは引っ張り方向を変えて貼り付ける必要があり、つまり、中央部は３次元方向に、両端部は２次元方向に引っ張り貼り付けないと、補強繊維が中央部の山形部分に沿わないので、機械的に自動化することは困難であり、作業員の手作業にたよらざるを得ないのが現状である。従って、生産性が高くならないのみならず、製品間に少なくないバラツキが発生する。
【０００５】
更に、補強繊維を内側ゴム層上に引っ張りながら貼り付ける作業を行うので、内側ゴム層自体が変形して、所定の形状が維持されなくなるおそれがある。しかも、幅狭の簾状繊維を多数貼り付ける関係上、隣接する補強繊維間に重なりが生じたり、隙間が発生するのは避けられず、結局、不均一な補強繊維構造となり、加圧された場合に形状不均一が生じて、製品の品質バラツキと疲労寿命の低下をもたらしており、改善の要請は強いものがあった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の有する問題点に鑑みて、膨出部の高さの高低に関わらず、製品バラツキが少なく、それでいて自動化し易い、従って生産性が高く、生産コストを低減可能な膨出円盤状繊維補強ゴム成形体とその製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は各請求項記載の発明により達成される。すなわち、本発明に係る膨出円盤状繊維補強ゴム成形体の特徴構成は、内側ゴム層と補強層と外側ゴム層とを有し、中央部に膨出箇所を備えていて、前記補強層が、単一線または撚り線の表面に加硫ゴムが被覆された被覆補強線からなり、前記内側ゴム層の表面に１本の前記被覆補強線が折り畳み状に連続して、前記内側ゴム層の表面全面にわたり前記膨出箇所を越えて直径方向に形成され配置・積層されていることにある。
【０００８】
この構成によれば、従来技術のように狭幅の簾状の繊維を引っ張りながら内側ゴム層上に貼り付け配置するものではないため、内側ゴム層自体が変形するようなことがなく、もとより隣接する狭幅簾状繊維の長さ方向にわたる重なり部分あるいは隙間などは発生することがなく、均質な被覆補強線の配置・積層が可能となり、しかも製造を自動化して行うことができるので、品質的にバラツキがなく安定し、生産性が高く、低い製造コストで製造することができる。
【０００９】
その結果、膨出部の高さの高低に関わらず、製品バラツキが少なく、それでいて自動化し易い、従って生産性が高く、生産コストを低減可能な膨出円盤状繊維補強ゴム成形体を提供することができた。
【００１０】
前記被覆補強線が、均等な角度ピッチで前記内側ゴム層の表面全面にわたり配置・積層されていることが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、内側ゴム層の表面全面にわたり確実に均質な被覆補強線の配置・積層が可能となって都合がよい。
【００１２】
又、本発明に係る膨出円盤状繊維補強ゴム成形体の製造方法の特徴構成は、中央部に膨出箇所を備える膨出円盤状内側ゴム層を構成する第１の未加硫ゴム層を形成し、この第１の未加硫ゴム層上に、単一線または撚り線の表面に未加硫ゴムが被覆された連続した１本の被覆補強線を折り畳み状に連続して、前記内側ゴム層の表面全面にわたり前記膨出箇所を越えて直径方向に形成され被覆・積層して補強層を形成し、更にこの補強層上に外側ゴム層を構成する第２の未加硫ゴム層を形成して未加硫成形体とし、この未加硫成形体を加熱加硫することにある。
【００１３】
この構成によれば、膨出部の高さの高低に関わらず、製品バラツキが少なく、それでいて自動化し易い、従って生産性が高く、生産コストを低減可能な膨出円盤状繊維補強ゴム成形体の製造方法を提供することができた。
【００１４】
前記補強層の形成を、前記第１の未加硫ゴム層の膨出箇所を越えて前記被覆補強線を押出機を用いて直径方向に被覆・積層した後、前記第１の未加硫ゴム層を所定角度回転し、次いで前記被覆補強線を逆向き直径方向に前記押出機を用いて被覆・積層する動作を繰り返すことにより行うことが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、被覆補強線および第１の未加硫ゴム層はいずれも単純動作で済むため、自動化が極めて容易であり、そのための制御機構を含む装置構成も簡素なもので済み、被覆補強層の繊維密度も第１の未加硫ゴム層の回転角度を調節することにより、調節可能となり、用途に応じて種々の強度のものを製造可能となって都合がよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、押出装置を用いた補強線に未加硫ゴム組成物を被覆するトッピング工程を示す概略構成図である。この例では、補強線としてコードを使用した例を示す。従って、未加硫ゴム組成物を被覆した１本の連続した被覆補強線を、トッピングモノコードと称する。
【００１７】
押出機１０のシリンダー部２の先端にはダイス４が装着されており、このダイス４に、リール等（図示せず）から巻き戻された原料コード６が送給され、ここで未加硫ゴム組成物が被覆されてトッピングモノコード８として送り出される。原料コード６としては、撚り線、単一線のいずれをも使用することができるが、以下では、モノコード（撚り線）を使用した例を示す。
【００１８】
送り出されたトッピングモノコード８を、基板となる内側ゴム層（第１の未加硫ゴム層）上に積層加工する場合は、被積層体であるワークをコンピューターにより移動させて繊維配列が所定の方向、長さ、角度などの設計条件を充たすようにすることが好ましい。
【００１９】
トッピングモノコード８の断面形状は、用途などに応じて適宜設定され、特に限定されるものではなく、その具体例を図２に示す。図２（ａ）は菱形あるいは平行四辺形に近い断面を有する例であり、図２（ｂ）は正方形、図２（ｃ）は円形、図２（ｄ）は台形の例を示す。いずれも原料コード６は、未加硫ゴム組成物７により被覆されている。未加硫ゴム組成物の層の厚さは、設定コード間隔に応じて適宜設定される。この内、図２（ｃ）に示す断面円形のトッピングモノコードは、モノコードの周囲に未加硫ゴム組成物を均等に被覆しているのでバランス性に優れると共に無駄がない、膨出円盤状繊維補強ゴム成形体を構成できて好ましい。
【００２０】
上記トッピングモノコード８を使用し、内側ゴム層上に補強層を形成して、膨出円盤状繊維補強ゴム成形体を製造する方法を、以下に説明する。
【００２１】
図３は、本発明の利用例の１種であるダイヤフラム用膨出円盤状繊維補強ゴム成形体の製造過程を示す。略中央部に凸状の膨出箇所１３を有する未加硫ゴム層（内側ゴム層を形成）１２の表面上において、膨出箇所１３を越えて折り畳みを直径方向に繰り返して放射状にトッピングモノコード８が配列・積層される。この場合、円盤状の未加硫ゴム層１２を回転台（図示略）上に配置し、所定の回転角度ピッチだけ回転させ、トッピングモノコード８を未加硫ゴム層１２の直径方向に往復移動させつつ未加硫ゴム層１２上に送給する。つまり、トッピングモノコード８を未加硫ゴム層１２の直径方向に送給し（往路）、終端（円周端近傍）まで移動させた所で停止し、未加硫ゴム層１２を所定角度回転させる。次いで、未加硫ゴム層１２の回転を停止し、トッピングモノコード８を未加硫ゴム層１２上、逆方向に移動させつつ送給し（復路）、終端（円周端近傍）に達すると停止して、未加硫ゴム層１２を所定角度だけ回転させる。このような動作を繰り返すことにより、図４に示すように、円盤状の未加硫ゴム層１２の略全面にわたり、均一かつ均質な補強層を形成することができる。トッピングモノコード８の送給動作および未加硫ゴム層１２の回転動作は単純動作であるため、自動化が極めて容易であり、そのための制御機構を含む装置構成も簡素なもので済む。補強層の繊維密度も未加硫ゴム層１２の回転角度を調節することにより、調節可能となり、用途に応じて種々の強度のものを製造可能となる。最終的に、更に外側ゴム層を形成すべく未加硫ゴムを積層して、加熱加硫することにより、ダイヤフラム用の膨出円盤状繊維補強ゴム成形体を形成することができる。
【００２２】
このように配列・積層されるトッピングモノコード８は、狭幅の簾状の繊維を引っ張りながら内側ゴム層上に貼り付け配置するものではないため、内側ゴム層自体が変形するようなことがなく、もとより隣接する狭幅簾状繊維の長さ方向にわたる重なり部分あるいは隙間などはほとんど発生することがなく、均一な補強繊維の貼り付けが可能となり、製品として品質的にバラツキがなく安定し、高い生産性で製造することができ、製造コストを低くできるものとなる。
【００２３】
〔別実施の形態〕
（１） 上記実施形態では、円盤状内側ゴム層１２を回転移動させ、トッピングモノコード８を内側ゴム層の直径方向に往復移動させる方法を採用したが、内側ゴム層１２を回転させることなく、トッピングモノコード８を回転させつつ、内側ゴム層１２の直径方向に往復移動させる方法を採用してもよい。
【００２４】
又、円盤状内側ゴム層１２を載置した回転台を左右移動させると共に、直径方向の往復動を終了した段階で、回転台を所定角度回転させ、これを繰り返すようにしてもよい。このようにすれば、トッピングモノコード８の内側ゴム層への供給位置を変更させる必要がない。
【００２５】
（２） トッピングモノコードを構成する原料コードは、上記技術分野において補強層として使用される公知の繊維は限定なく使用可能である。具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル繊維、ナイロン６、ナイロン６６等のポリアミド繊維、アラミド繊維やＰＢＯ繊維などの高強力繊維などの有機繊維、スチールコード、ガラス繊維、カーボンファイバー等が例示される。これらの補強線のなかでも、本発明の膨出円盤状繊維補強ゴム成形体においては、高強力繊維の使用が好ましい。かかる繊維の使用により、より高い内圧に耐える膨出円盤状繊維補強ゴム成形体を得ることができる。
【００２６】
繊維は、モノフィラメントであってもマルチフィラメントであってもよいが、強度と柔軟性に優れている点からマルチフィラメント糸をコードとすることが好ましい。
【００２７】
（３） トッピングモノコードとして使用する繊維に、必要に応じて予め接着性を向上させる処理をすることが好ましい。例えば。ポリエステル繊維やポリアミド繊維に対してはフェノール樹脂処理などの樹脂処理が、またガラス繊維に対してはシランカップリング剤やチタンカップリング剤などのカップリング剤処理が、またスチールコードに対しては黄銅メッキが、それぞれ好適例として挙げられる。
【００２８】
（４） トッピングモノコードを形成する未加硫ゴム組成物は、公知のゴム組成物を適宜用途に応じて選択して使用する。内側ゴム層構成ゴムと外側ゴム層構成ゴムとは同一ゴム材料であってもよく、異なるゴム材料であってもよい。内層には接する流体に応じた特性を有するゴム材料を使用することが好ましい。例えば、流体との接触面に、ポリ四フッ化エチレン、ポリエチレンテレフタレート等の熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマーなどを積層したゴム材料を使用することも好ましい。
【００２９】
（５） 上記実施形態に示した被覆補強線に加えて、従来の簾状あるいは平織のトッピングモノコード等を積層してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る膨出円盤状繊維補強ゴム成形体の補強層を形成するためのトッピング工程を示す概略構成図
【図２】トッピングモノコードの断面形状例を示す断面図
【図３】本発明に係る膨出円盤状繊維補強ゴム成形体の製造方法を説明する斜視図
【図４】本発明に係る膨出円盤状繊維補強ゴム成形体の斜視図
【符号の説明】
８ 被覆補強線（補強層）
１２ 内側ゴム層
１３ 膨出箇所

Claims (4)

1. 内側ゴム層と補強層と外側ゴム層とを有し、中央部に膨出箇所を備える膨出円盤状繊維補強ゴム成形体において、前記補強層が、単一線または撚り線の表面に加硫ゴムが被覆された被覆補強線からなり、前記内側ゴム層の表面に１本の前記被覆補強線が折り畳み状に連続して、前記内側ゴム層の表面全面にわたり前記膨出箇所を越えて直径方向に形成され配置・積層されていることを特徴とする膨出円盤状繊維補強ゴム成形体。
2. 前記被覆補強線が、均等な角度ピッチで前記内側ゴム層の表面全面にわたり配置・積層されている請求項１の膨出円盤状繊維補強ゴム成形体。
3. 中央部に膨出箇所を備える膨出円盤状内側ゴム層を構成する第１の未加硫ゴム層を形成し、この第１の未加硫ゴム層上に、単一線または撚り線の表面に未加硫ゴムが被覆された連続した１本の被覆補強線を折り畳み状に連続して、前記内側ゴム層の表面全面にわたり前記膨出箇所を越えて直径方向に形成され被覆・積層して補強層を形成し、更にこの補強層上に外側ゴム層を構成する第２の未加硫ゴム層を形成して未加硫成形体とし、この未加硫成形体を加熱加硫する膨出円盤状繊維補強ゴム成形体の製造方法。
4. 前記補強層の形成を、前記第１の未加硫ゴム層の膨出箇所を越えて前記被覆補強線を押出機を用いて直径方向に被覆・積層した後、前記第１の未加硫ゴム層を所定角度回転し、次いで前記被覆補強線を逆向き直径方向に前記押出機を用いて被覆・積層する動作を繰り返すことにより行う請求項３の膨出円盤状繊維補強ゴム成形体の製造方法。

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