JP5304933B1

JP5304933B1 - ゴムロールの製造方法

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Publication number: JP5304933B1
Application number: JP2012159950A
Authority: JP
Inventors: 康宏森田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-07-18
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2032-07-18
Also published as: JP2013208888A

Abstract

【課題】芯金の塑性変形を抑制する。
【解決手段】芯金の内部から金型内の液状のゴムを第１の温度に加熱して固形状態にする固形化工程と、前記芯金の内部から固形状態になった前記ゴムを前記第１の温度よりも高い第２の温度で加熱して加硫する加硫工程と、を含む。
【選択図】図７

Description

本発明は、ゴムロールの製造方法に関する。

特許文献１には、製造装置のスリーブ内に円筒状コアを挿入し、該コア外周と該スリーブ内周との間に形成されるゴム層成形空間に液状ゴム原料を注入し加熱して該液状ゴム原料を硬化せしめ、該コアの周りにゴム層を形成してゴムロールを製造する場合、該コアの内部に電熱式パイプヒーターを挿入して加熱するゴムロールの製造方法が開示されている。

特許４６７８１５０号公報

本発明は、芯金の塑性変形を抑制することを課題とする。

請求項１の発明は、円筒形状の芯金を同軸状に包囲する円筒形状の第１金型と、前記第１金型の軸方向両端部に装着され前記芯金を保持する一対の第２金型と、を備え、前記第１金型及び前記第２金型と前記芯金との間の空間又は前記第１金型と前記芯金との間の空間における前記芯金の径方向に沿った寸法が前記芯金の軸方向において部分的に異なる金型に対して、前記芯金を装着する装着工程と、前記一対の第２金型の少なくとも一方に設けた注入口により、前記空間へ液状のゴムを注入する注入工程と、前記芯金の内部から前記金型内の液状の前記ゴムを第１の温度に加熱して固形状態にする固形化工程と、前記芯金の内部から固形状態になった前記ゴムを前記第１の温度よりも高い第２の温度で加熱して加硫する加硫工程と、を含み、前記注入工程は、前記芯金の軸方向中央側に配置され、製造されるゴムロールのロール部分を形成するための第１空間と、前記第１空間に対する前記軸方向の一端側及び他端側の少なくとも一方に配置されると共にＯリングが装着され、前記軸方向に沿った長さが前記第１空間よりも短く且つ前記寸法が前記第１空間よりも大きい第２空間と、で構成された前記空間へ前記ゴムを注入し、前記固形化工程は、前記第２空間内の前記ゴムの膨張圧による前記芯金の塑性変形が生じない範囲で前記第２空間内の前記ゴムが膨張するように設定された前記第１の温度に、前記金型内の前記ゴムを加熱して固形状態にするゴムロールの製造方法である。

請求項２の発明は、円筒形状の芯金を同軸状に包囲しかつ円筒形状の被膜部材が内壁に装着される円筒形状の第１金型と、前記第１金型の軸方向両端部に装着され前記芯金及び前記皮膜部材を保持する一対の第２金型と、を備え、前記皮膜部材及び前記第２金型と前記芯金との間の空間又は前記皮膜部材と前記芯金との間の空間における前記芯金の径方向に沿った寸法が前記芯金の軸方向において部分的に異なる金型に対して、前記芯金を装着する装着工程と、前記一対の第２金型の少なくとも一方に設けた注入口により、前記空間へ液状のゴムを注入する注入工程と、前記芯金の内部から前記金型内の液状の前記ゴムを第１の温度に加熱して固形状態にする固形化工程と、前記芯金の内部から固形状態になった前記ゴムを前記第１の温度よりも高い第２の温度で加熱して加硫する加硫工程と、を含み、前記注入工程は、前記芯金の軸方向中央側に配置され、製造されるゴムロールのロール部分を形成するための第１空間と、前記第１空間に対する前記軸方向の一端側及び他端側の少なくとも一方に配置されると共にＯリングが装着され、前記軸方向に沿った長さが前記第１空間よりも短く且つ前記寸法が前記第１空間よりも大きい第２空間と、で構成された前記空間へ前記ゴムを注入し、前記固形化工程は、前記第２空間内の前記ゴムの膨張圧による前記芯金の塑性変形が生じない範囲で前記第２空間内の前記ゴムが膨張するように設定された前記第１の温度に、前記金型内の前記ゴムを加熱して固形状態にするゴムロールの製造方法である。

本発明の請求項１の製造方法によれば、本製造方法における固形化工程を含まない場合に比べ、芯金の塑性変形を抑制できる。

本発明の請求項２の製造方法によれば、本製造方法における固形化工程を含まない場合に比べ、芯金の塑性変形を抑制できる。

本実施形態に係るゴムロールの製造装置の構成を示す分解斜視図である。本実施形態に係るゴムロールの製造装置の構成を示す分解断面図である。本実施形態に係るゴムロールの製造装置の構成を示す断面図である。本実施形態に係るゴムロールの製造装置の一部を拡大した断面図である。図１に示す構成において円筒形金型に樹脂チューブを装着した分解断面図である。図２に示す構成において円筒形金型に樹脂チューブを装着した断面図である。実施例及び比較例を示す表である。変形例に係る金型を有するゴムロールの製造装置の構成を示す分解断面図である。変形例に係る金型を有するゴムロールの製造装置の構成を示す断面図である。

以下に、本発明に係る実施形態の一例を図面に基づき説明する。

（ゴムロールの製造装置）
本実施形態に係るゴムロールの製造装置１００は、図１〜図３に示されるように、芯金２０が装着される金型１０と、芯金２０に接触して芯金２０を加熱する加熱器５０と、を備えている。金型１０は、円筒形状の芯金２０を同軸状に包囲する第１金型の一例としての円筒形金型１２と、円筒形金型１２の軸方向両端部に装着され芯金２０を保持する第２金型（端部金型）の一例としての上金型１４Ａ及び下金型１４Ｂ（以下、これらをまとめて上下金型１４と称する）と、を備えている。

なお、上金型１４Ａ及び下金型１４Ｂは、「上」、「下」を付した名称となっているが、金型１０の使用方法としては、上金型１４Ａを上方に向けて金型１０を使用する場合に限られるものではない。

芯金２０は、その軸方向長さが円筒形金型１２の軸方向長さもより長く、その外径が円筒形金型１２の内径よりも小さくされた円筒形状とされている。芯金２０は、金型１０（下金型１４Ｂ）に対して下方側から挿入されるようになっており、芯金２０の肉厚は、０．２ｍｍ以上０．６ｍｍ以下とされている。

芯金２０が金型１０に対して装着された状態において、芯金２０の軸方向両端部は、円筒形金型１２の両端部から突出している。また、芯金２０が金型１０に対して装着された状態において、芯金２０の外壁（外周面）２０Ａと円筒形金型１２の内壁（内周面）１２Ａとの間に円筒状（環状）の空間Ｓ１（図３参照）が形成されている。この空間Ｓ１は、未加硫ゴム（熱硬化性の液状ゴム）が充填される充填空間となっている。

上金型１４Ａは、円柱状の上金型本体部１５と、上金型本体部１５の軸方向一端（上端）から軸方向外側（上方）へ向けて同軸に突出する円柱状の突出部１６と、を有している。

上金型本体部１５の径方向中央部には、円筒形金型１２の軸方向一端部（上端部）が嵌め込まれる嵌込孔１５Ａが形成されている。すなわち、上金型本体部１５は、嵌込孔１５Ａを内部に有する円筒形状に構成されている。

突出部１６の径方向中央部には、芯金２０の軸方向一端部（上端部）が嵌め込まれる嵌込孔１６Ａが形成されている。すなわち、突出部１６は、嵌込孔１６Ａを内部に有する円筒形状に構成されている。嵌込孔１６Ａの孔径は、嵌込孔１５Ａの孔径よりも小さくなっている。また、嵌込孔１６Ａと嵌込孔１５Ａは連続して繋がっている。

上金型本体部１５の嵌込孔１５Ａに対して円筒形金型１２の軸方向一端部が嵌め込まれることにより、上金型１４Ａが円筒形金型１２の軸方向一端部に装着されるようになっている。また、突出部１６の嵌込孔１６Ａに対して芯金２０の軸方向一端部が嵌め込まれることにより、上金型１４Ａが芯金２０の軸方向一端部を保持するようになっている。

上金型本体部１５は、嵌込孔１５Ａに対して円筒形金型１２の軸方向一端部が嵌め込まれた状態において、一部が円筒形金型１２の軸方向一端側の端面１２Ｂに対向する（一部が端面１２Ｂに突き当たる）対向面１５Ｃを有している。この対向面１５Ｃの内縁には、空間Ｓ１に充填した未加硫ゴムが外部に漏れ出さないようにするための上金型１４Ａと芯金２０との間を封止する封止部材としてのＯリング１９が装着される溝部１５Ｄ（図２参照）が形成されている。Ｏリング１９は、円筒形金型１２の上端と上金型１４Ａとの間を封止する封止部材としての機能も有している。

Ｏリング１９が装着される溝部１５Ｄが上金型１４Ａに形成されることによって、図４（Ａ）に示されるように、芯金２０の外壁２０Ａと上金型１４Ａの内壁（内周面）１４ＡＡとの間には、円筒状（環状）の空間Ｓ２が形成されている。この空間Ｓ２におけるＯリング１９が占有していない空間の一部が、空間Ｓ１と通じており、当該空間の一部に対して、空間Ｓ１に充填された未加硫ゴムの一部が入り込むことになる。また、空間Ｓ２における芯金２０の径方向に沿った寸法Ｌ２（例えば、３ｍｍ以上４ｍｍ以下）は、空間Ｓ１における芯金２０の径方向に沿った寸法Ｌ１（例えば、０．５ｍｍ以上０．７ｍｍ以下）よりも長くされている。したがって、空間Ｓ２におけるＯリング１９が占有していない空間に入り込んだ未加硫ゴムは、芯金２０の径方向に沿った厚みが、空間Ｓ１に充填された未加硫ゴムの厚みよりも厚くなる。

下金型１４Ｂは、図２及び図３に示されるように、円柱状の下金型本体部１７を有している。下金型本体部１７の径方向中央部における軸方向一端側（上端側）には、円筒形金型１２の軸方向他端部（下端部）が嵌め込まれる嵌込孔１７Ａが形成されている。また、下金型本体部１７の径方向中央部における軸方向他端側（下端側）には、芯金２０の軸方向他端部（下端部）が嵌め込まれる嵌込孔１７Ｂが形成されている。そして、嵌込孔１７Ａと嵌込孔１７Ｂは、貫通孔により繋がっている。すなわち、下金型本体部１７は、嵌込孔１７Ａ及び嵌込孔１７Ｂを内部に有する円筒形状に構成されている。

下金型本体部１７の嵌込孔１７Ａに対して円筒形金型１２の軸方向他端部が嵌め込まれることにより、下金型１４Ｂが円筒形金型１２の軸方向他端部に装着されるようになっている。また、下金型本体部１７の嵌込孔１７Ｂに対して芯金２０の軸方向他端部が嵌め込まれることにより、下金型１４Ｂが芯金２０の軸方向他端部を保持するようになっている。

また、下金型本体部１７は、嵌込孔１７Ａに対して円筒形金型１２の軸方向他端部が嵌め込まれた状態において、円筒形金型１２の軸方向他端側の端面１２Ｃに対向する（後述の板部材２７を端面１２Ｃとで挟み込む）対向面１７Ｃを有している。この対向面１７Ｃの内縁には、下金型１４Ｂと芯金２０との間を封止する封止部材としてのＯリング２１が装着される溝部１７Ｄ（図２参照）が形成されている。

Ｏリング２１が装着される溝部１７Ｄが下金型１４Ｂに形成されることによって、図４（Ｂ）に示されるように、芯金２０の外壁２０Ａと下金型１４Ｂの内壁（内周面）１４ＢＡとの間に空間Ｓ３が形成されている。この空間Ｓ３におけるＯリング２１が占有していない空間の一部が、空間Ｓ１と通じており、当該空間の一部に対して、空間Ｓ１に充填された未加硫ゴムの一部が入り込むことになる。また、空間Ｓ３における芯金２０の径方向に沿った寸法Ｌ３（例えば、３ｍｍ以上４ｍｍ以下）は、空間Ｓ１における芯金２０の径方向に沿った寸法Ｌ１（例えば、０．５ｍｍ以上０．７ｍｍ以下）よりも長くされている。したがって、空間Ｓ３におけるＯリング２１が占有していない空間に入り込んだ未加硫ゴムは、径方向に沿った厚みが、空間Ｓ１に充填された未加硫ゴムの厚みよりも厚くなる。すなわち、金型１０内に充填された未加硫ゴムは、空間Ｓ１、空間Ｓ２及び空間Ｓ３によって、芯金２０の径方向に沿った厚みが芯金２０の軸方向において部分的に異なることになる。なお、請求項１における「前記第１金型及び前記第２金型と前記芯金との間の空間」とは、本実施形態では、空間Ｓ２及び空間Ｓ３の少なくとも一方と、空間Ｓ１とによって構成される空間である。

さらに、下金型１４Ｂの嵌込孔１７Ｂにおける径方向外側には、未加硫ゴムを注入するための注入口１８が形成されている。この注入口１８は、上下金型１４の円筒形金型１２に対する装着状態において、芯金２０の外壁２０Ａと円筒形金型１２の内壁１２Ａとの間の空間（充填空間）Ｓ１内と通じるようになっている。また、下金型１４Ｂには、注入口１８を開閉可能な開閉部としてのシャッタ２８が設けられている。

なお、金型１０では、下金型本体部１７の対向面１７Ｃと、円筒形金型１２の軸方向他端側の端面１２Ｃとの間には、環状（リング状）の板部材２７が挿入されている。板部材２７は、注入口１８から注入された未加硫ゴムを空間Ｓ１へ通過させる図示しない隙（溝）を有している。

加熱器５０は、例えば、棒状の電熱式パイプヒーターで構成されている。加熱器５０内には電熱線（図示せず）が挿入されており、電熱線には加熱器５０の上端において電線５０Ａが結線されている。また、加熱器５０には、加熱器５０の温度を測定するための熱電対５０Ｂが取付けられている。加熱器５０では、熱電対５０Ｂによって加熱器５０の温度を測定し、未加硫ゴムの加熱温度を調整するようになっている。

（第１のゴムロールの製造方法）
次に、前述のゴムロールの製造装置１００を用いた第１のゴムロールの製造方法について説明する。このゴムロールの製造方法では、まず、ゴムロールの製造装置１００を準備する（準備工程）。

次に、円筒形金型１２及び上下金型１４を有する金型１０に対して、芯金２０を装着する（装着工程）。具体的には、例えば、下金型１４Ｂの嵌込孔１７Ｂ側（下方）から芯金２０を挿入して、芯金２０を下金型１４Ｂに対して装着し、その後、芯金２０の上方から円筒形金型１２及び上金型１４Ａをこの順で芯金２０に対して被せて装着する。

次に、シャッタ２８が開けられた状態において、注入口１８から未加硫ゴム（液状ゴム）を予め決められた圧力で注入する（注入工程）。すると、未加硫ゴムは、芯金２０と円筒形金型１２との間の空間（充填空間）Ｓ１内に充填される。空間Ｓ１に充填された未加硫ゴムは、芯金２０と上金型１４Ａとの間の空間Ｓ２におけるＯリング１９が占有していない空間及び、芯金２０と下金型１４Ｂとの間の空間Ｓ３におけるＯリング２１が占有していない空間にも入り込む。金型１０への未加硫ゴムの注入が完了したら、シャッタ２８を閉じる。

次に、芯金２０の内部空間に加熱器５０を挿入し、芯金２０の内壁（内周面）２０Ｃに加熱器５０を接触させて芯金２０をその内部から加熱する（加熱工程）。

加熱工程は、具体的には、未加硫ゴムを第１の温度（例えば、１００℃〜１６０℃）に加熱して固形状態にする固形化工程と、当該固形化工程によって固形状態となった未加硫ゴムを第１の温度よりも高い第２の温度（例えば、１９０℃）で加熱して加硫する加硫工程と、を含んでいる。なお、本発明において、固形状態とは、未加硫ゴムが、液だれしない程度に固化している状態をいう。

このように、未加硫ゴムが加熱されることにより、未加硫ゴムが硬化する。未加硫ゴムが硬化され、加硫ゴム（弾性ゴム）となったら、上下金型１４を円筒形金型１２から取り外し、加硫ゴム（弾性ゴム）が形成された芯金２０を金型１０から取り出す。これにより、芯金２０付きのゴムロールが製造される。なお、芯金２０の軸方向一端部には、ギヤ（図示省略）を装着するための切欠２３（図２参照）が形成されている。この切欠２３にギヤ（図示省略）が装着されたゴムロールは、当該ギヤを通じて駆動モータから駆動力を受けて回転する駆動ロールとして用いられる。本ゴムロールを駆動ロールとして用いない場合は、切欠２３（図２参照）は不要である。

（第２のゴムロールの製造方法）
次に、前述のゴムロールの製造装置１００を用いた第２のゴムロールの製造方法について説明する。第１のゴムロールの製造方法では、被膜部材の一例としての円筒状の樹脂チューブ１３が、円筒形金型１２の内壁１２Ａに装着されていなかったが、第２のゴムロールの製造方法では、円筒形金型１２の内壁１２Ａに樹脂チューブ１３を装着する工程を含んでいる。

具体的には、第２のゴムロールの製造方法では、まず、ゴムロールの製造装置１００を準備する（準備工程）。

次に、円筒形金型１２に対して樹脂チューブ１３を装着する（チューブ装着工程）。チューブ装着工程では、例えば、まず、樹脂チューブ１３の両端部が円筒形金型１２の両端から突出するように、樹脂チューブ１３を円筒形金型１２に挿入する。そして、樹脂チューブ１３の両端部における円筒形金型１２の両端から突出した突出部分を円筒形金型１２の両端の外壁（外周面）１２Ｄに折り返すことにより、円筒形金型１２に対して樹脂チューブ１３が装着される。

次に、樹脂チューブ１３が装着された円筒形金型１２及び上下金型１４を有する金型１０に対して、芯金２０を装着する（装着工程）。具体的には、例えば、下金型１４Ｂの嵌込孔１７Ｂ側（下方）から芯金２０を挿入して、芯金２０を下金型１４Ｂに対して装着し、その後、樹脂チューブ１３が装着された円筒形金型１２及び上金型１４Ａを、この順で、芯金２０の上方から芯金２０に対して被せて装着する。

なお、本製造方法では、円筒形金型１２に樹脂チューブ１３が装着されることにより、未加硫ゴムが充填される空間（充填空間）Ｓ１は、芯金２０の外壁２０Ａと樹脂チューブ１３の内壁（内周面）１３Ａとの間に形成されることになる。

次に、シャッタ２８が開けられた状態において、注入口１８から未加硫ゴム（液状ゴム）を予め決められた圧力で注入する（注入工程）。すると、未加硫ゴムは、芯金２０と樹脂チューブ１３との間の空間（充填空間）Ｓ１内に充填される。空間Ｓ１に充填された未加硫ゴムは、芯金２０と上金型１４Ａとの間の空間Ｓ２におけるＯリング１９が占有していない空間及び、芯金２０と下金型１４Ｂとの間の空間Ｓ３におけるＯリング２１が占有していない空間にも入り込む。金型１０への未加硫ゴムの注入が完了したら、シャッタ２８を閉じる。

加熱工程は、具体的には、未加硫ゴムを第１の温度（例えば、１００℃〜１６０℃）に加熱して固形状態にする固形化工程と、当該固形化工程によって固形状態となった未加硫ゴムを第１の温度よりも高い第２の温度（例えば、１９０℃）で加熱して加硫する加硫工程と、を含んでいる。

このように、未加硫ゴムが加熱されることにより、未加硫ゴムが硬化する。未加硫ゴムが硬化され、加硫ゴム（弾性ゴム）となったら、上下金型１４を円筒形金型１２から取り外し、加硫ゴム（弾性ゴム）が形成された芯金２０を金型１０から取り出す。このように、樹脂チューブ１３が被覆された、芯金２０付きのゴムロール（樹脂チューブ被覆ロール）が製造される。

（第１及び第２のゴムロールの製造方法の作用）
ゴムロールの製造装置１００では、芯金２０の肉厚を０．２ｍｍ以上とすることで芯金２０の強度（剛性）を保ちつつ、芯金２０の肉厚を０．６ｍｍ以下とすることで、未加硫ゴムに熱を伝わりやすくして未加硫ゴムの加熱効率を向上させている。

ここで、未加硫ゴムは、液状状態のほうが、固形状態よりも熱膨張係数が大きい。したがって、金型１０内に充填された未加硫ゴムにおける芯金２０の径方向に沿った厚みが芯金２０の軸方向において部分的に厚い構成において、液状状態の未加硫ゴムを一気に高温（例えば、第２の温度（加硫温度））で加熱した比較例の場合では、未加硫ゴムが大きく膨張し、当該厚い部分において、芯金２０の外壁２０Ａが大きく膨張した未加硫ゴムに押されて凹状に塑性変形する。特に、芯金２０の肉厚が０．２ｍｍ以上０．６ｍｍ以下と薄いため、芯金２０の外壁２０Ａが凹状に塑性変形しやすい。

これに対して、第１及び第２のゴムロールの製造方法に係る加熱工程では、未加硫ゴムを第１の温度（例えば、１００℃〜１６０℃）に加熱して固形状態にし、当該固形状態となった未加硫ゴムを第１の温度よりも高い第２の温度（例えば、１９０℃）で加熱して加硫する。つまり、第２の温度での加硫工程において、未加硫ゴムは、液状状態よりも熱膨張係数が小さい固形状態になっているため、膨張は小さい。

このため、本実施形態における固形化工程を含まない場合に比べ（例えば、第２の温度のみで芯金２０を加熱する場合に比べ）、芯金２０の塑性変形が抑制される。これにより、製造された芯金２０付きのゴムロールにおける芯金２０が、良好に軸受で支持され、ゴムロールの回転不良が抑制される。

また、芯金２０が塑性変形しないように第１の温度のみで芯金２０を加熱する場合に比べ、芯金２０の加熱時間が短縮される。これにより、ゴムロールの製造時間の短縮、省エネルギーが図れる。

＜実施例＞
次に、前述のゴムロールの製造装置１００を用いた第１のゴムロールの製造方法における実施例及び比較例について、図７に示す表を参照して説明する。以下の実施例では、芯金２０の厚み及び芯金２０の加熱温度を替えて、評価を行った。評価は、具体的には、（１）芯金２０に塑性変形が発生するか否か、（２）製造ライン上、加熱時間として許容できる時間（７２０秒）以下であるか否かによって行った。当該（１）及び（２）の両方を満たすものは、「○」とし、当該（１）及び（２）の一方でも満たさないものを「×」とした。また、図７に示す表において、「ステップ加熱」とは、固形化工程および加硫工程によって加熱することをいう。

なお、以下の実施例により、本実施形態をさらに詳細に説明するが、本実施形態は、以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
実施例１では、厚さ０．５ｍｍ、外径２５．０ｍｍの鉄製（機械構造用炭素鋼鋼管ＳＴＫＭ１１Ａ）であって、残留応力を除去するための熱処理を行った芯金２０を用いた。また、実施例１では、内径２６．２ｍｍの鉄製（材質：Ｓ５５Ｃ）の円筒形金型１２と、鉄製（材質：Ｓ５５Ｃ）上下金型１４と、を有する金型１０を用いた。さらに、実施例１では、未加硫ゴムとして、液状のゴム（材質：東レ・ダウコーニング社製：CF9378、CF9379）を用いた。また、空間Ｓ１の寸法Ｌ１は０．６ｍｍ、空間Ｓ２の寸法Ｌ２は、３．５ｍｍ、空間Ｓ３の寸法Ｌ３は、３．５ｍｍである。

実施例１では、当該金型１０に対して芯金２０を装着する（装着工程）。次に、下金型１４Ｂの注入口１８から空間Ｓ１（空間Ｓ２、Ｓ３）に未加硫ゴムを注入した（注入工程）。

次に、芯金２０に加熱器５０を挿入して、円筒形金型１２の表面温度が１２０℃（未加硫ゴムの温度が１４０℃）となるように未加硫ゴムを５分加熱して固形状態にした（固形化工程）。

次に、加熱器５０によって、円筒形金型１２の表面温度が１７０℃（未加硫ゴムの温度が１９０℃）となるように未加硫ゴムを５分加熱して加硫し（加硫工程）、ゴムロールを得た。このときの加熱時間は１０分（６００秒）、加熱に要したエネルギーは５３Ｗであった。

実施例１によって得られたゴムロールでは、芯金２０に塑性変形が発生しなかった。製造ライン上、加熱時間として許容できる時間（７２０秒）以下となった。従って、評価は、「○」である。

（実施例２）
実施例２では、厚さ０．４ｍｍ、外径２５．０ｍｍの鉄製（ＳＴＫＭ１１Ａ）であって、残留応力を除去するための熱処理を行った芯金２０を用いた。

実施例２における固形化工程では、円筒形金型１２の表面温度が１００℃（未加硫ゴムの温度が１２０℃）となるように未加硫ゴムを６分加熱して固形状態にした。

実施例２における加硫工程では、円筒形金型１２の表面温度が１７０℃（未加硫ゴムの温度が１９０℃）となるように未加硫ゴムを５分加熱して加硫した。このときの加熱時間は１１分（６６０秒）、加熱に要したエネルギーは５７Ｗであった。その他は、実施例１と同様である。

実施例２によって得られたゴムロールでは、芯金２０に塑性変形が発生しなかった。製造ライン上、加熱時間として許容できる時間（７２０秒）以下となった。従って、評価は、「○」である。

（実施例３）
実施例３では、厚さ０．３ｍｍ、外径２５．０ｍｍの鉄製（ＳＴＫＭ１１Ａ）であって、残留応力を除去するための熱処理を行った芯金２０を用いた。

実施例３における固形化工程では、円筒形金型１２の表面温度が８０℃（未加硫ゴムの温度が１００℃）となるように未加硫ゴムを７分加熱して固形状態にした。

実施例３における加硫工程では、円筒形金型１２の表面温度が１７０℃（未加硫ゴムの温度が１９０℃）となるように未加硫ゴムを５分加熱して加硫した。このときの加熱時間は１２分（７２０秒）、加熱に要したエネルギーは６４Ｗであった。その他は、実施例１と同様である。

実施例３によって得られたゴムロールでは、芯金２０に塑性変形が発生しなかった。製造ライン上、加熱時間として許容できる時間（７２０秒）以下となった。従って、評価は、「○」である。

（実施例４）
実施例４では、厚さ０．３ｍｍ、外径２５．０ｍｍの鉄製（ハイテンション鋼ＨＴ５９０）であって、残留応力を除去するための熱処理を行った芯金２０を用いた。

実施例４における固形化工程では、円筒形金型１２の表面温度が１２０℃（未加硫ゴムの温度が１４０℃）となるように未加硫ゴムを５分加熱して固形状態にした。

実施例４における加硫工程では、円筒形金型１２の表面温度が１７０℃（未加硫ゴムの温度が１９０℃）となるように未加硫ゴムを５分加熱して加硫した。このときの加熱時間は１０分（６００秒）、加熱に要したエネルギーは５３Ｗであった。その他は、実施例１と同様である。

実施例４によって得られたゴムロールでは、芯金２０に塑性変形が発生しなかった。製造ライン上、加熱時間として許容できる時間（７２０秒）以下となった。従って、評価は、「○」である。

（実施例５）
実施例５では、厚さ０．２ｍｍ、外径２５．０ｍｍの鉄製（ＨＴ５９０）であって、残留応力を除去するための熱処理を行った芯金２０を用いた。

実施例５における固形化工程では、円筒形金型１２の表面温度が１００℃（未加硫ゴムの温度が１２０℃）となるように未加硫ゴムを６分加熱して固形状態にした。

実施例５における加硫工程では、円筒形金型１２の表面温度が１７０℃（未加硫ゴムの温度が１９０℃）となるように未加硫ゴムを５分加熱して加硫した。このときの加熱時間は１１分（６６０秒）、加熱に要したエネルギーは５７Ｗであった。その他は、実施例１と同様である。

実施例５によって得られたゴムロールでは、芯金２０に塑性変形が発生しなかった。製造ライン上、加熱時間として許容できる時間（７２０秒）以下となった。従って、評価は、「○」である。

（実施例６）
実施例６では、厚さ０．６ｍｍ、外径２５．０ｍｍの鉄製（ＳＴＫＭ１１Ａ）であって、残留応力を除去するための熱処理を行った芯金２０を用いた。

実施例６における固形化工程では、円筒形金型１２の表面温度が１４０℃（未加硫ゴムの温度が１６０℃）となるように未加硫ゴムを４分加熱して固形状態にした。

実施例６における加硫工程では、円筒形金型１２の表面温度が１７０℃（未加硫ゴムの温度が１９０℃）となるように未加硫ゴムを５分加熱して加硫した。このときの加熱時間は９分（５４０秒）、加熱に要したエネルギーは５０Ｗであった。その他は、実施例１と同様である。

実施例６によって得られたゴムロールでは、芯金２０に塑性変形が発生しなかった。製造ライン上、加熱時間として許容できる時間（７２０秒）以下となった。従って、評価は、「○」である。

（比較例１）
比較例１では、厚さ０．３ｍｍ、外径２５．０ｍｍの鉄製（ＳＴＫＭ１１Ａ）であって、残留応力を除去するための熱処理を行った芯金２０を用いた。

比較例１では、円筒形金型１２の表面温度が８０℃（未加硫ゴムの温度が１００℃）となるように未加硫ゴムを７５分加熱して加硫し、ゴムロールを得た。このときの加熱時間は７５分（４５００秒）、加熱に要したエネルギーは３１９Ｗであった。その他は、実施例１と同様である。

比較例１によって得られたゴムロールでは、芯金２０に塑性変形が発生しなかった。しかしながら、製造ライン上、加熱時間として許容できる時間（７２０秒）を超えている。従って、評価は、「×」である。

（比較例２）
比較例２では、厚さ０．２ｍｍ、外径２５．０ｍｍの鉄製（ＳＴＫＭ１１Ａ）であって、残留応力を除去するための熱処理を行った芯金２０を用いた。

比較例２では、円筒形金型１２の表面温度が６０℃（未加硫ゴムの温度が８０℃）となるように未加硫ゴムを２５０分加熱して加硫し、ゴムロールを得た。このときの加熱時間は２５０分（１５０００秒）、加熱に要したエネルギーは５３２Ｗであった。その他は、実施例１と同様である。

比較例２によって得られたゴムロールでは、芯金２０に塑性変形が発生しなかった。しかしながら、製造ライン上、加熱時間として許容できる時間（７２０秒）を超えている。従って、評価は、「×」である。

（比較例３）
比較例３では、厚さ０．３ｍｍ、外径２５．０ｍｍの鉄製（ＨＴ５９０）であって、残留応力を除去するための熱処理を行った芯金２０を用いた。

比較例３では、円筒形金型１２の表面温度が１４０℃（未加硫ゴムの温度が１６０℃）となるように未加硫ゴムを１０分加熱して加硫し、ゴムロールを得た。このときの加熱時間は１０分（６００秒）、加熱に要したエネルギーは５１Ｗであった。その他は、実施例１と同様である。

比較例３によって得られたゴムロールでは、芯金２０に塑性変形が発生した。従って、評価は、「×」である。

（比較例４）
比較例４では、厚さ０．２ｍｍ、外径２５．０ｍｍの鉄製（ＨＴ５９０）であって、残留応力を除去するための熱処理を行った芯金２０を用いた。

比較例４では、円筒形金型１２の表面温度が１４０℃（未加硫ゴムの温度が１６０℃）となるように未加硫ゴムを８分加熱して加硫し、ゴムロールを得た。このときの加熱時間は８分（４８０秒）、加熱に要したエネルギーは４１Ｗであった。その他は、実施例１と同様である。

比較例４によって得られたゴムロールでは、芯金２０に塑性変形が発生した。従って、評価は、「×」である。

なお、上記の実施例１〜６及び比較例１〜４では、円筒形金型１２に対して樹脂チューブ１３を装着していない第１のゴムロールの製造方法における実施例及び比較例であったが、上記の実施例及び比較例を樹脂チューブ１３が装着された円筒形金型１２に対して適用したでも、同様の結果が得られるものである。

尚、芯金を中心に回転するゴムロールとして機能し得る肉厚０．１ｍｍの鉄（ＳＴＫＭ１１Ａ、ＨＴ５９０）製の芯金は、製造することができなかった。また、肉厚０．７ｍｍ以上の鉄（ＳＴＫＭ１１Ａ、ＨＴ５９０）製の芯金は、ステップ加硫の有無にかかわらず、塑性変形は生じないが、加熱時間が増大するという問題がある。

（変形例に係る金型１１０）
次に、変形例に係る金型１１０の構成を説明する。ここでは、上記の金型１０と異なる部分を説明し、金型１０と同一機能を有する部分については、同一符号を付して、説明を適宜省略する。

上記の金型１０は、芯金２０の内周側に金型を有さない構成であった。これに対して、金型１１０は、図８及び図９に示されるように、円筒形金型１２及び上下金型１４に加えて、芯金２０の内周側に配置される円筒形状の内周側金型１１２と、内周側金型１１２の上端部に取り付けられるナット１１４と、を備えている。

上金型１４Ａにおける嵌込孔１５Ａの上側部分には、芯金２０の軸方向一端部（上端部）が嵌め込まれる嵌込孔１６Ａが、嵌込孔１５Ａと同軸に形成されている。上金型１４Ａにおける嵌込孔１６Ａの上側部分には、内周側金型１１２の軸方向一端部（上端部）が挿し通される通し孔１１６Ａが、嵌込孔１６Ａと同軸に形成されている。

通し孔１１６Ａ、嵌込孔１６Ａ及び嵌込孔１５Ａは、連続して繋がっており、上金型１４Ａを上下方向に貫通する貫通孔を構成している。嵌込孔１６Ａの孔径は、嵌込孔１５Ａの孔径よりも小さく、通し孔１１６Ａの孔径は、嵌込孔１６Ａの孔径よりも小さくなっている。なお、嵌込孔１６Ａに嵌め込まれた状態の芯金２０の内壁と通し孔１１６Ａの内壁が同一面を構成するようになっている。

下金型１４Ｂにおける嵌込孔１７Ａの下側部分には、芯金２０の軸方向他端部（下端部）が嵌め込まれる嵌込孔１７Ｂが、嵌込孔１７Ａと同軸に形成されている。下金型１４Ｂにおける嵌込孔１７Ｂの下側部分には、内周側金型１１２の軸方向他端部（下端部）が挿し通される通し孔１１７Ａが、嵌込孔１７Ｂと同軸に形成されている。下金型１４Ｂにおける通し孔１１７Ａの下側部分には、内周側金型１１２の後述のフランジ部１１２Ａに対応して、下側に行くにつれて徐々に拡径された拡径孔１１７Ｂが、通し孔１１７Ａと同軸に形成されている。

嵌込孔１７Ａ、嵌込孔１７Ｂ、通し孔１１７Ａ及び拡径孔１１７Ｂは、連続して繋がっており、下金型１４Ｂを上下方向に貫通する貫通孔を構成している。嵌込孔１７Ｂの孔径は、嵌込孔１７Ａの孔径よりも小さく、通し孔１１７Ａの孔径は、嵌込孔１７Ｂの孔径よりも小さくなっている。なお、嵌込孔１７Ｂに嵌め込まれた状態の芯金２０の内壁と通し孔１１７Ａの内壁が同一面を構成するようになっている。

内周側金型１１２の軸方向長さは、円筒形金型１２の軸方向両端部を上下金型１４に嵌めこんだ状態における円筒形金型１２及び上下金型１４を合わせた軸方向長さよりも長くされている。内周側金型１１２の肉厚は、芯金２０の肉厚より厚く、例えば、１ｍｍ以上４ｍｍ以下とされている。

内周側金型１１２の軸方向一端部（下端部）には、径方向外側へ張り出したフランジ部１１２Ａが形成されている。フランジ部１１２Ａは、内周側金型１１２の軸方向一端（下端）にいくにつれて徐々に拡径されている。フランジ部１１２Ａは、拡径孔１１７Ｂの内壁に突き当たるようになっている。内周側金型１１２の軸方向他端部（上端部）には、ナット１１４がねじ込まれるネジ部１１２Ｂが形成されている。

次に、金型１０に替えて金型１１０を有するゴムロールの製造装置１００を用いた場合の前述の第２のゴムロールの製造方法について、説明する。なお、前述の第２のゴムロールの製造方法と同一部分については、適宜説明を省略する。

本第２のゴムロールの製造方法では、まず、金型１１０を有するゴムロールの製造装置１００を準備する（準備工程）。次に、円筒形金型１２に対して樹脂チューブ１３を装着する（チューブ装着工程）。

次に、樹脂チューブ１３が装着された円筒形金型１２を有する金型１１０に対して、芯金２０を装着する（装着工程）本装着工程は、具体的には、例えば、以下のように行われる。

まず、樹脂チューブ１３が装着された円筒形金型１２に対して、芯金２０の軸方向両端部が円筒形金型１２の両端部から突出するように、芯金２０を挿入する。次に、円筒形金型１２及び芯金２０の軸方向両端部に対して、上下金型１４を装着する。次に、下金型１４Ｂから内周側金型１１２を挿入し、内周側金型１１２のフランジ部１１２Ａを下金型１４Ｂの拡径孔１１７Ｂの内壁に突き当てた状態において、内周側金型１１２のネジ部１１２Ｂに対してナット１１４をねじ込む。これにより、円筒形金型１２及び上下金型１４が、内周側金型１１２のフランジ部１１２Ａとナット１１４とによって、上下に締め付けられる。このように、金型１１０における型締めがなされる。また、内周側金型１１２は、芯金２０をその内周側から支持し、芯金２０の変形を抑制する機能も有している。

次に、シャッタ２８が開けられた状態において、注入口１８から未加硫ゴム（液状ゴム）を予め決められた圧力で注入する（注入工程）次に、内周側金型１１２の内部空間に加熱器５０を挿入し、内周側金型１１２の内壁（内周面）１１２Ｃに加熱器５０を接触させて芯金２０をその内部から加熱する（加熱工程）。

このように、未加硫ゴムが加熱されることにより、未加硫ゴムが硬化して、加硫ゴム（弾性ゴム）となる。加硫ゴム（弾性ゴム）が形成された芯金２０を金型１１０から取り出すことで、樹脂チューブ１３が被覆された、芯金２０付きのゴムロール（樹脂チューブ被覆ロール）が製造される。なお、金型１１０を有するゴムロールの製造装置１００は、前述の第１のゴムロールの製造方法に用いても良い。

（他の変形例）
本実施形態では、芯金２０と上下金型１４との間の空間Ｓ２、Ｓ３と、芯金２０と円筒形金型１２との間の空間Ｓ１とによって、未加硫ゴムが充填される充填空間における芯金２０の径方向に沿った寸法が芯金２０の軸方向において部分的に異なるようになっていたが、芯金２０と円筒形金型１２との間の空間Ｓ１自体における芯金２０の径方向に沿った寸法が芯金２０の軸方向において部分的に異なることで、未加硫ゴムが充填される充填空間における芯金２０の径方向に沿った寸法が芯金２０の軸方向において部分的に異なる構成であってもよい。

空間Ｓ２、Ｓ３は、Ｏリング１９、２１を配置するための空間となっていたが、他の目的に形成される空間であってもよい。例えば、製造されたゴムロールが金型１０から脱落しないようにするための抜け止めを目的に空間を形成する場合であってもよい。

本実施形態では、下金型１４Ｂに注入口１８が形成されていたが、下金型１４Ｂの注入口１８に替えて又は加えて、上金型１４Ａに注入口が形成される構成であってもよい。

本発明は、上記の実施形態に限るものではなく、種々の変形、変更、改良が可能である。例えば、上記に示した変形例は、適宜、複数を組み合わせて構成しても良い。

１２円筒形金型（第１金型の一例）
１３樹脂チューブ（皮膜部材の一例）
１４Ａ上金型（第２金型の一例）
１４Ｂ下金型（第２金型の一例）
１８注入口
２０芯金
５０加熱器

Claims

円筒形状の芯金を同軸状に包囲する円筒形状の第１金型と、前記第１金型の軸方向両端部に装着され前記芯金を保持する一対の第２金型と、を備え、前記第１金型及び前記第２金型と前記芯金との間の空間又は前記第１金型と前記芯金との間の空間における前記芯金の径方向に沿った寸法が前記芯金の軸方向において部分的に異なる金型に対して、前記芯金を装着する装着工程と、
前記一対の第２金型の少なくとも一方に設けた注入口により、前記空間へ液状のゴムを注入する注入工程と、
前記芯金の内部から前記金型内の液状の前記ゴムを第１の温度に加熱して固形状態にする固形化工程と、
前記芯金の内部から固形状態になった前記ゴムを前記第１の温度よりも高い第２の温度で加熱して加硫する加硫工程と、
を含み、
前記注入工程は、
前記芯金の軸方向中央側に配置され、製造されるゴムロールのロール部分を形成するための第１空間と、
前記第１空間に対する前記軸方向の一端側及び他端側の少なくとも一方に配置されると共にＯリングが装着され、前記軸方向に沿った長さが前記第１空間よりも短く且つ前記寸法が前記第１空間よりも大きい第２空間と、
で構成された前記空間へ前記ゴムを注入し、
前記固形化工程は、
前記第２空間内の前記ゴムの膨張圧による前記芯金の塑性変形が生じない範囲で前記第２空間内の前記ゴムが膨張するように設定された前記第１の温度に、前記金型内の前記ゴムを加熱して固形状態にする
ゴムロールの製造方法。
円筒形状の芯金を同軸状に包囲しかつ円筒形状の被膜部材が内壁に装着される円筒形状の第１金型と、前記第１金型の軸方向両端部に装着され前記芯金及び前記皮膜部材を保持する一対の第２金型と、を備え、前記皮膜部材及び前記第２金型と前記芯金との間の空間又は前記皮膜部材と前記芯金との間の空間における前記芯金の径方向に沿った寸法が前記芯金の軸方向において部分的に異なる金型に対して、前記芯金を装着する装着工程と、
前記一対の第２金型の少なくとも一方に設けた注入口により、前記空間へ液状のゴムを注入する注入工程と、
前記芯金の内部から前記金型内の液状の前記ゴムを第１の温度に加熱して固形状態にする固形化工程と、
前記芯金の内部から固形状態になった前記ゴムを前記第１の温度よりも高い第２の温度で加熱して加硫する加硫工程と、
を含み、
前記注入工程は、
前記芯金の軸方向中央側に配置され、製造されるゴムロールのロール部分を形成するための第１空間と、
前記第１空間に対する前記軸方向の一端側及び他端側の少なくとも一方に配置されると共にＯリングが装着され、前記軸方向に沿った長さが前記第１空間よりも短く且つ前記寸法が前記第１空間よりも大きい第２空間と、
で構成された前記空間へ前記ゴムを注入し、
前記固形化工程は、
前記第２空間内の前記ゴムの膨張圧による前記芯金の塑性変形が生じない範囲で前記第２空間内の前記ゴムが膨張するように設定された前記第１の温度に、前記金型内の前記ゴムを加熱して固形状態にする
ゴムロールの製造方法。