JPH11198152A - ゴムと金属板の積層体の加熱方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 未加硫ゴムと金属板の積層体を電磁誘導加熱
する方法において、均質で高品質なゴム加硫成形品を提
供することができる加熱方法を提供する。 【解決手段】 未加硫ゴム３と金属板２とを交互に積層
した積層体１を誘導コイル１１の影響下に配置し、該誘
導コイル１１に交流を通電して前記積層体１を構成する
複数の金属板２の各々に渦電流を発生せしめて各金属板
２を発熱させ、各金属板２からの熱伝導によって前記未
加硫ゴム３を加熱する方法。加熱昇温中にゴムの流動温
度に達した時点でその温度を所定時間保持し、そののち
再び昇温を開始することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、未加硫ゴムと金属
板とを交互に積層した積層体を加熱する方法および装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】薄板状のゴムと金属板を交互に積み重ね
て加硫接着してなる積層体構造の加硫ゴム成形品は、金
型内に収納し、昇温途上でゴムの流動状態とタイミング
を合わせつつ加熱加圧することにより形成される。未加
硫ゴムと金属板を積み重ねて収納するときにできる隙間
や発生ガスなどによる空洞部分は、ゴムが流動する状態
になったときに、適宜な方法で空気を抜きつつ加圧する
ことによって満たされ、また、温度上昇によって増えた
体積分のゴムは金型のバリ抜き穴から外に排出される。

【０００３】このように形成された製品は、例えば、建
物、橋梁、機械装置などの構造物の基礎に取り付けられ
て加振力に対する応答加速度を減少させ、地震等による
被害を最小限にとどめる免震装置として利用されてお
り、設計荷重が５００トン以上で、直径が１ｍ前後にな
るものもある。したがって、これまでの蒸気や温水を使
用した熱盤プレスなどにより外部から熱伝導で加熱する
方式の他に、電磁誘導を用いて内部の金属板を発熱さ
せ、内部から熱伝導で加熱する方式が提案されている
（未公開）。電磁誘導による加熱方式では、数十分で所
定の温度に昇温させることができるので、エネルギー効
率および生産性に優れた加熱方法として注目することが
できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電磁誘
導加熱では、磁束密度の差によって発熱量が異なるの
で、金属板が積層方向の何層めにあるかによって、また
１つの金属板内でも中心部分と外周部分とで、昇温速度
にずれがあり、また端面からは放熱し易いこともあっ
て、全体として積層体内部で温度勾配が生じやすいとい
う問題がある。

【０００５】温度勾配が生じていると、未加硫ゴムの部
分部分で成形時間に違いが生じ、全体が均一な流動状態
に達する前に、一部で硬化反応が始まってしまう。そう
すると、硬化したゴムによって全体の流動が妨げられ、
流動している部分と加硫が進行している部分との境目で
歪みが生じたり、空気抜きが妨げられて隙間（欠陥）が
発生したり、金型のバリ出し穴から余分なゴムが満遍な
く排出されず融合不良が起こったりする。そのような製
品では、各部に物性値ばらつきが生じており、欠陥部、
歪み部、融合不良部などから破壊が進行しやすく、強度
的に問題があったり、外観不良であったりする。

【０００６】また、電磁誘導による加熱では、発熱する
内部の金属板が何度になっているかを知ることは難し
く、ゴムの許容温度以上に昇温してゴムの劣化が内部で
生じていても知ることができない。

【０００７】そこで、本発明は、未加硫ゴムと金属板の
積層体を電磁誘導加熱する方法および装置において、均
質で高品質なゴム加硫成形品を提供することができる加
熱方法および装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明のうち請求項１記載の発明は、未加硫ゴムと金属板と
を交互に積層した積層体を誘導コイルの影響下に配置
し、該誘導コイルに交流を通電して前記積層体を構成す
る複数の金属板の各々に渦電流を発生せしめて各金属板
を発熱させ、各金属板からの熱伝導によって前記未加硫
ゴムを加熱する方法であって、加熱昇温中にゴムの流動
温度に達した時点でその温度を所定時間保持し、そのの
ち再び昇温を開始することを特徴としている。迅速な昇
温途上で流動時間のみを長時間とることができ、均質な
製品を最短時間で得ることができる。電磁誘導加熱によ
り非常に急速に温度は上昇するが、積層ゴム内部に温度
の上昇速度の差による温度差が生じている。したがっ
て、加硫が均一に行われるように、ゴムの加硫反応が進
展せず、流動状態を維持する温度を保持するように制御
する。ゴムの流動温度を所定時間維持することで、熱伝
導等で全体の均熱性が進み、ゴム全体が同時に流動状態
となり、均一に流動され、空気抜きやバリの形成が満遍
なく行われる。続いて昇温を開始すると、一斉に硬化反
応が始まり、流動部分と加硫が進行している部分といっ
た異なる状態のものが接するような境目が生じないので
歪みや融合不良が発生しない。保温温度を複数設けて２
段階以上の多段階的に昇温してもよい。

【０００９】請求項２にかかる発明は、請求項１に記載
の発明に加えて、前記積層体の温度を測定する位置が、
積層方向中央の外周部分である。積層体の積層方向中央
の外周部分は、積層体内で最も先に温度が高くなる部分
である。また、放熱が起こりやすいところでもあるの
で、電源のＯＮ─ＯＦＦ制御で簡単に温度を上下させる
ことができる。この部分の温度を制御することにより、
他の部分をこの部分の温度に収束させやすい。また、最
高温度を制御することができるので、部分的に、加硫が
進んだり、ゴムの許容最高温度を超える場所が発生する
ことがない。

【００１０】請求項３にかかる発明は、積層されたゴム
と金属板とそれらの外周に巻き付けられた外周ゴムとか
らなる積層体を、誘導コイルの影響下に配置し、該誘導
コイルに交流を通電して前記積層体を構成する複数の金
属板の各々に渦電流を発生せしめて各金属板を発熱さ
せ、各金属板からの熱伝導によって未加硫ゴムを加熱す
る方法であって、（ａ）前記積層体を金型内に収納し、
積層体の積層方向中央の外周ゴムに孔を設け、温度セン
サの測温部が内部の金属板の外周端部と接するように温
度センサを挿着する工程と、（ｂ）電源手段をＯＮして
前記誘導コイルに交流を通電する工程と、（ｃ）昇温途
上で、測温部の温度がゴムの流動温度近辺で設定された
目標温度になったら、その温度域を所定時間維持するよ
うに前記電源手段を制御する工程と、（ｄ）再び昇温を
開始させる工程と、（ｅ）硬化反応が始まる前に前記温
度センサを外周ゴムから抜く工程と、（ｆ）加熱をすべ
て停止し、一定時間放置して冷却したのち、金型を開い
て製品を取りだす工程を含んでなる。製品表面に傷を付
けないという観点から、ゴムの表面温度を測定するとい
う方法もあるが、ゴムの表面は、発熱体である金属板か
ら離れており、間のゴムが断熱材となるので、表面のゴ
ムの温度が内部の金属板の温度に近づくのに時間的な遅
れがある。したがって、ゴムの表面温度を測定したばあ
いには、内部の金属板に接している部分のゴムの温度
（最高温度）を推定して制御しなければならず、誤差が
生じ、温度制御に遅れが生じ、部分的に硬化が進行した
り、最高温度がゴムの許容温度を超える可能性もある。
ゴムに孔をあけて金属板の温度を測定することで、この
ような不都合は生じない。ゴムの加硫が進行する前に温
度センサを引き抜くことによって、ゴムの穴は硬化する
前に流動するゴムによって塞がれる。

【００１１】請求項４にかかる発明は、請求項３に記載
の発明に加えて、前記目標温度を２以上設定し、前記
（ｃ）工程と前記（ｄ）工程を２以上繰り返して多段階
的に温度を上昇させるものである。均一に昇温させるこ
とができる。

【００１２】請求項５にかかる発明は、請求項３または
４記載の発明に加えて、前記（ｅ）工程の後で、前記
（ｆ）工程の前に、（ｇ）前記電源手段をＯＦＦして電
磁誘導による加熱を終了する工程と、（ｈ）外部からの
熱伝導による加熱により金型および積層体を加熱する工
程、をさらに含んでなる。硬化が進行する前に温度セン
サを抜かなければ孔が塞がれない。一方で、温度センサ
がないと温度が測定できなくなるので電磁誘導による加
熱をこの時点で終了することが好ましい。さらに昇温し
てゴムの許容温度以上に達したとしても、これを検知し
て防ぐことができないからである。なお、硬化反応が進
行する時点ではすでに、積層体全体に必要な熱量の大部
分が入熱されており、あとは、熱盤プレスなどを用いた
外部からの加熱だけで、放熱を防ぐ、あるいは、外部の
昇温を補助するだけで、誘導加熱で先に温度が上昇し高
温となっている内部に、外部の温度が追随し均一な温度
になる。なお、熱盤プレスなど熱伝導による加熱では、
熱盤プレスの温度以上に積層体の温度が上昇することは
ないので、最高温度を制御しやすく、ゴムの劣化を起こ
さないように最高温度を制御することができる。

【００１３】請求項６にかかる発明は、未加硫ゴムと金
属板とを交互に積層した積層体を誘導コイルの影響下に
配置し、該誘導コイルに交流を通電して前記積層体を構
成する複数の金属板の各々に渦電流を発生せしめて各金
属板を発熱させ、各金属板からの熱伝導によって前記未
加硫ゴムを加熱する装置であって、（ａ）前記積層体の
所定の位置の温度を測定しうる温度センサと、（ｂ）前
記温度センサを挿着しうる孔を有して前記積層体の少な
くとも外周を拘束しうる金型と、（ｃ）前記誘導コイル
に交流を通電する電源手段と、（ｄ）前記温度センサに
より測定された温度に基づいて、積層体の所定位置の温
度が所定時間目標温度域にあるように前記電源手段を制
御する制御手段とを備え、前記金型内で積層体の全体の
温度が、積層体の所定位置の温度に収束されて均一とな
るように構成されていることを特徴としている。積層体
内の温度勾配を少なくして均一に昇温することができ
る。なお、積層体としては、薄板状のゴムと金属板を積
層したもののほかに、さらにそれらの外周に外周ゴムを
巻き付けてなるものも含む。外周ゴムにより金属板をゴ
ム内に完全に埋設状態としたものは、耐腐食性に優れて
いる。環状の積層体もある。積層体の温度を測定する所
定位置としては、製品に傷を付けないという観点から、
接続板（積層方向端部に位置する金属板）の表面や、金
型のすぐ内側の製品の表面の温度を測定することが好ま
しい。しかしながら、例えば、外周ゴムで金属板が覆わ
れているものなどにおいて、ゴムの表面温度を測定する
ように構成されたものでは、内部の金属板に接する部分
の温度の方が先に高温になっているので、内部の金属板
の温度を推定しつつ温度制御を行うことが好ましい。

【００１４】請求項７にかかる発明は、請求項６に記載
の発明に加えて、前記制御手段において、前記目標温度
域を、未加硫ゴムが硬化を開始する温度以下で、流動状
態にある温度範囲の中から設定するものである。とく
に、流動温度域で所定時間目標温度を維持するように制
御することで、迅速な昇温途上で、流動時間のみを長時
間とることができる。したがって、電磁誘導加熱の利点
（迅速さ）を充分に活かしつつ、均一な加硫を行うこと
ができる。

【００１５】請求項８にかかる発明は、請求項６または
７に記載の発明に加えて、前記制御手段による目標温度
域が２以上設けられており、段階的に昇温するものであ
る。各部の温度差をさらに小さくすることができる。

【００１６】請求項９にかかる発明は、請求項６、７ま
たは８に記載の発明に加えて、前記金型の孔が、高さ方
向中央に貫通状に設けられてなるものである。積層体内
において、積層方向では端部よりも中央が高温になり、
同じ金属板内では中心よりも外周が高温になることが実
験により判明している。金型の孔を高さ方向中央に貫通
状に設けることにより、積層方向の中央で外周部分（最
も高温になる部分）の温度を測定することができる。こ
の部分のゴムまたは金属板の温度を測定することによ
り、積層体のすべての部分の温度を最高温度部の温度に
収束させることができる。また、最高温度部の温度を測
定することにより、最高温度を硬化反応進行温度以下で
制御することができ、部分的に硬化が進むのを防ぐこと
ができる。また、ゴムの許容最高温度を超える場所が部
分的にも発生しないので、ゴムの劣化を防ぐことができ
る。なお、最高温度部でも、発熱体である金属板に接し
ている部分のゴムから徐々に高温になるので、金属板の
温度を測定することが好ましく、外周ゴムで金属板が覆
われている場合には、外周ゴムに孔をあけて温度センサ
を挿入して金属板の外周端部の温度を測定するようにす
ることが好ましい。このばあい、硬化反応が始まる前に
温度センサを外周ゴムの外に出すようにすることで流動
するゴムで孔を埋めることができ、製品に傷を残すこと
がない。

【００１７】請求項１０にかかる発明は、請求項６、
７、８または９に記載の発明に加えて、さらに、（ｅ）
前記積層体を外部から熱伝導により加熱する熱盤を備え
てなるものである。端部からの放熱を防いで内部と端部
とでの温度差を小さくする。熱盤としては、従来から用
いられているスチーム加熱によるものに加え、電熱器を
内蔵したものなどを適宜用いることができる。電磁誘導
により金属板の温度がゴムの最高温度点（これ以上上げ
るとゴムが劣化する点）を超えそうな場合には、熱盤の
みの加熱に切り換えることができる。積層体の温度は熱
盤の温度を超えることはなく、最高温度を制限すること
ができる。

【００１８】

【本発明の実施形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しつつ説明する。図１は、本発明の加熱方法で加熱
することができる装置の概略説明図であり、図２および
図３は、本発明の加熱方法を実施するための制御方法の
一例の概略説明図であり、図４は、本発明の加熱方法に
よる積層体内部の昇温状態を示すグラフである。

【００１９】図１に示すように、積層体１は金型７内に
収納されており、金型７の周囲には誘導コイル１１が設
けられ、上下には熱盤１２、１３が設けられている。金
型７の胴部８の高さ方向の中央には孔８ａが設けられて
温度センサ１４が挿着されている。温度センサ１４は制
御装置１５に接続され、制御装置１５は誘導コイル１１
に交流を通電するための電源手段１６に対し、各種指令
を発する。

【００２０】積層体１は、図１に示されるように、厚み
が数ミリメートルの金属板２の多数と厚みが数ミリメー
トルの未加硫ゴム３とを平行状態を保ったまま交互に積
層し、外周ゴム４を巻き付けて金属板２を埋設状態と
し、更に積層方向の両端に連結板５、６を張りつけたも
のである。金属板２はゴムの積層方向の剛性を高めるた
めのものであり、金属板２と未加硫ゴム３との厚さはほ
ぼ等しい。連結板５、６は、取付けプレート等をネジ止
めするためのフランジとして機能する。そのため、内部
の金属板２よりも厚く、径も大きくなっている。なお、
積層体１としては、図１例のように、外周ゴム４が設け
られているものが、金属板２の耐腐食性が良好であると
いう観点か好ましいが、外周ゴム４がなく、金属板２と
ゴム３を積層しただけのものでよい。平面形状も、円、
楕円、多角形など種々のものが可能である。さらに、中
空のもの、中実のものいずれでもよい。金属板２および
連結板５、６は磁性板であり、交番磁界により渦電流が
発生し、ジュール発熱する。ゴム３、４は、発熱する磁
性板２、５、６からの熱伝導により加熱される。端面の
磁性板５、６は放熱により温度が下がりやすいことも鑑
みて、温度の測定は、中央の金属板２の温度を測定する
ことが好ましい。金属板２が外周ゴム４によって覆われ
ているばあいには、外周ゴム４に孔４ａを設けて金属板
２の外周端部の温度を測定できるようにすることが好ま
しい。ゴムが硬化する前に温度センサ１４を抜くことに
よって、孔４ａは流動するゴムによって塞がれる。

【００２１】金型７は、積層体１の外周を拘束する胴部
８と上下蓋部９、１０とから構成されている。胴部８の
高さ方向中央に貫通状に、温度センサ１４を挿入するた
めの孔８ａが設けられている。加熱前の積層体１の積層
方向の高さは、金型７の胴部８の高さよりも加圧代分だ
け大きく、加硫成形後に金型７の大きさに合うようにな
っている。

【００２２】誘導コイル１１は、金属板２の外周端にで
きるだけ近づけて配設される。誘導コイル１１には、交
流を通電するための電源手段１６が接続されている。こ
の電源手段１６は、周波数を調整できるものであること
が好ましい。

【００２３】温度センサ１４は、金型７の孔８ａから挿
入され、外周ゴム４に設けられた孔４ａを突き抜けて、
積層方向中央に位置する金属板２の外周端部に温度セン
サ１４の測温部が当接するように押し付けられる。温度
センサ１４としては、熱電対温度計、抵抗温度計または
液体封入ガラス温度計など、従来から用いられている接
触式の温度計を好適に使用することができる。

【００２４】なお、外周ゴム４に孔４ａを設けずに、金
型７のすぐ内側の外周ゴム４の表面温度を測定するよう
にすることもできる。そのばあい、加硫製品に傷を残さ
ずに、ゴムが硬化したあとも温度を測定することができ
る。しかし、外周ゴム４の表面は、発熱している磁性板
（金属板２）と離れており、外周ゴム４自体が断熱材と
して働くので、測定される温度は最高温度よりも低い温
度になる。したがって、ゴムの表面温度を測定する場合
には、部分的にも硬化が進行する温度や、ゴムの許容温
度を超えるところが発生しないように、最高温度を推定
しながら制御することが好ましい。

【００２５】外周ゴム４に孔４ａを設けた場合は、直に
発熱する金属板２の外周端部の温度（最高温度）を測定
できるので、最高温度を推定しながら制御する必要はな
い。しかし、製品に傷を残さないため硬化が進む前に温
度センサ１４を抜かなければならない。温度センサ１４
を抜いたあとは、直に金属板２の温度を測定することは
できなくなるので、後述するように、熱盤による加熱に
切り換えるか、最高温度を推定しながら電源手段１６を
制御することが好ましい。

【００２６】なお、図４に示されるように、積層体１の
積層方向中央の外周部分（１３層外側）の昇温速度が他
の部分よりも大きいことは、実験より判明している。そ
の理由として、積層体内部で、電磁誘導による発熱、熱
伝導、放熱の有無の大小が部分的に異なっていることを
あげることができる。つまり、誘導コイル１１によって
発生する磁束は、積層体１内部の金属板（磁性体）２の
端部に集中し易く、この部分の発熱量が大きい。先にこ
の部分がジュール発熱して高温になり、続いて中心に向
けて熱伝導が行われる。積層方向の端面では放熱のため
に温度が低くなっている。したがって、電源をＯＮして
いるときは、積層方向中央の外周部分が最も急勾配で昇
温する。また一方で、この部分は外周であるために放熱
が起こりやすく、電源をＯＦＦすると温度が急に下が
る。反対に、内部（１３層内側）では放熱が起こりにく
いので、電源のＯＮ─ＯＦＦ操作に対する反応は遅く、
外周端部からの熱伝導により徐々に昇温する。したがっ
て、制御装置１５により、適宜な温度で電源のＯＮ─Ｏ
ＦＦ操作を繰り返すと、積層方向中央外周部分の温度が
上昇と下降を繰り返しているうちに、内部の温度がゆっ
くり上昇してきて全体として均一となる。このように、
積層体１の積層方向中央の外周部分は、最高温度部であ
るとともに、電源のＯＮ─ＯＦＦ操作による温度制御が
容易な所でもあるので、温度センサ１４による温度計測
を行う点として最も好ましい。

【００２７】熱盤１２、１３は、スチーム加熱によるも
の、電熱線を内蔵するものなど、盤自体が高温になり、
盤からの熱伝導により接触するものを加熱する方式の従
来のものを適宜利用することができる。このように、外
部から積層体１を熱伝導により加熱できる熱盤１２、１
３を併設しておくことによって、端面から外部への放熱
を防いで温度勾配を小さくすることができる。また、電
磁誘導加熱を停止して、熱伝導のみで加熱することもで
きる。熱盤１２、１３では、積層体１の温度が熱盤１
２、１３の温度以上になることがないので、最高温度を
制限しやすくゴム焼けなどを起こすことがない。したが
って、温度センサ１４を抜いたあと、電磁誘導の電源１
６をＯＦＦし、熱盤１２、１３のみによる加熱に切り換
えておくことが好ましい。なお、熱盤１２、１３と上下
プラテン１９、２０とのあいだに断熱材１７、１８を挿
入しておいてもよい。また、上下プラテン１９、２０の
内部にスチーム用通路や電熱器を内蔵して、上下プラテ
ン１９、２０と熱盤１２、１３を一体化してもよい。

【００２８】制御装置１５は、積層体１内に設けられた
温度センサ１４からの情報により電源手段１６を制御す
る。中央外周部分の温度が目標温度に到達したら、電源
を制御してその温度域を所定時間保持し、昇温速度の遅
い中心部分の温度が、この温度に近づくのを待ち、それ
から、加硫を進行させるべく再び温度の上昇を始めさせ
るように制御する。目標温度域を保持する方法として
は、ＯＦＦ温度とＯＮ温度を設定しておく方法（図３
参照）、ＰＩＤ制御（図４参照）などがある。

【００２９】電源手段にＯＮ─ＯＦＦ指令を与える方法
としては、図２に示されるように、２つの設定温度（設
定温度１＞設定温度２）を予め決めておく方法がある。
温度が上昇していき設定温度１を超えたら制御装置１５
が電源１６に対してＯＦＦ指令を出し電磁誘導加熱を停
止させる。電磁誘導加熱が中断すると、外周端部では空
気への放熱等により温度が下がっていくが、中心では外
周端部からの熱伝導により温度の上昇が持続する。温度
センサ１４でさらに温度をモニターして外周端部の温度
が設定温度２以下になったら、ＯＮ指令を出す。これの
繰り返しで設定温度１、２の間で温度をコントロールす
る。これを所定時間繰り返す。

【００３０】ＰＩＤ制御方法は、図３に示されるよう
に、制御装置１５が目標温度と温度センサ１４で測定し
た温度との差を計算し、その値にＰＩＤ演算を加えて、
電源に対して電流指令を出す。なお、ＰＩＤ制御に用い
られる演算の各項（比例項、積分項、微分項）の比例定
数は、良好な制御動作が得られるように適宜な値に設定
される。

【００３１】それぞれの制御方法で、目標温度および目
標温度域は、未加硫ゴムが硬化を開始する温度以下で、
流動状態にある温度範囲の中から設定する。流動状態に
達する前では、積層体内で温度勾配が生じていても完成
品に不都合を生じないから、電磁誘導加熱による急速な
加熱により短時間に昇温させることに重点がおかれる。
温度勾配による不都合は、ゴムが流動状態になって硬化
が始まる前に起こるので、この間の時間を充分に取るよ
うにして、温度勾配を無くし、均一な流動状態で一斉に
加硫が進行するようにすればよく、均質な製品を得るこ
とができる。２以上の温度を設定し、多段階的に昇温さ
せてもよい。

【００３２】図４に、本発明の加熱方法による昇温カー
ブを示す。実験に用いられた積層体は、外径が約５２０
ｍｍの中実円柱であり、２５層で、金属板には鋼板を、
ゴムには天然ゴムを使用している。この実験では、積層
方向の中間に位置する１３層目の金属板の外側の温度の
ほかに、１３層内側の温度も測定し、本発明の効果を比
較により明らかにしているが、実際の成形では、実験に
より予め設定された目標温度と保温時間とに基づいて制
御すればよいので、積層方向中央外周部分にのみ温度セ
ンサを挿着する。

【００３３】図４に示されるように、１３層外側の昇温
速度は急勾配であり、１３層内側の昇温速度は緩やかで
ある。１３層外側の温度が９０℃に達したところで電源
をＯＦＦし、放熱により温度が下がるのを計測する。約
１０℃降下したところで電源をＯＮする。その間、１３
層内側は、外周端部からの熱伝導によって昇温を続けて
いる。このＯＮ─ＯＦＦ制御を約３０分間続けると、１
３層内側の温度も９０℃に近づき内外で均一になる。９
０℃ではゴムの加硫がほとんど進まないので、ゴムは柔
らかい液体の状態であり、１３層外側がこの温度に達し
た時点で保温を続けていると１３層内側まで満遍なくゴ
ムが流動状態となり、金型内に充填される。ここで、図
４では保温を終わっているが、保温時間を長くすること
により、さらに均熱性を増し、ゴムの流動性をさらに均
一化することができる。そして、充分な空気抜きとバリ
の形成を行ったところで、保温を終了し、再び昇温を開
始すると一斉に硬化反応が開始され均質な加硫品を得る
ことができる。図４では、１５０℃まで昇温させてお
り、１５０℃で保温されるように、再び、ＯＮ─ＯＦＦ
制御を行っている。

【００３４】なお、図４のグラフでは、１５０℃まで昇
温する途中で、保温温度（目標温度）を９０℃の１つの
み設定した２段階制御となっているが、２つ以上設定し
た多段階制御とすることもできる。例えば、８０℃と１
００℃の２つ設けることにより、各部の温度差を更に小
さくすることも可能である。このように、２つ以上の保
温温度を設定することによって、一斉に流動を開始させ
ることもできるのでより均質な加硫製品を得ることがで
きる。

【００３５】以上、目標温度の設定と、保温時間の設定
は、実験によって、経験的に設定されることが好まし
い。その場合、中央外周端部や中心部分の他に、必要に
よってもっと多くの他の部分の温度を測定する実験を行
うようにすることが好ましい。そうすることで、流動に
必要な時間を最適化し、電磁誘導加熱の特性である迅速
な加熱をさらに活かして、最短時間で均質な加硫成形品
を得ることができる。

【００３６】ところで、外周ゴム４に孔４ａをあけて温
度センサ１４を挿入したばあいには、硬化反応が始まる
前の約９０℃に到達したら、温度センサ１４を抜く。続
いて、誘導コイル１１の電源をＯＦＦし、熱盤１２、１
３のみによる加熱に切り換える。または、最高温度を推
定しながら、電磁誘導加熱の制御を行う。そのばあい、
積層体１の表面の温度を測定できるように温度センサ１
４の測温部を金型７の孔８ａに残しておいてもよい。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明では、加熱昇温中にゴムの流動温度に達した時点で
その温度を保持するようにしたので、迅速な昇温途上で
流動時間のみを長時間とることができ、均質な製品を最
短時間で得ることができる。

【００３８】請求項２に記載の発明では、最も先に温度
が高くなる部分であり、かつ電源をＯＦＦすると温度が
放熱により温度が下がりやすい部分である積層体の積層
方向中央の外周部分の温度を測定するようにしたので、
電源のＯＮ─ＯＦＦ制御で温度を上下させながら他の部
分の温度が収束してくるの待つことができる。

【００３９】請求項３に記載の発明では、外周ゴムに孔
をあけて金属板の温度を測定することにしたので、最高
温度を直に測定することができ、また、硬化が始まる前
に温度センサを抜くので、孔が塞がれて製品に傷を残す
ことがない。

【００４０】請求項４に記載の発明では、保温するため
の目標温度を２以上設定し多段階的に温度を上昇させる
ので、さらに均一に昇温させることができる。

【００４１】請求項５に記載の発明では、温度センサを
抜いたあとは、熱盤のみによる加熱に切り換えているの
で、最高温度を制御しやすく、ゴム焼けを起こさない。

【００４２】請求項６乃至１０に記載の発明では、請求
項１乃至５に記載の加熱方法で積層体の加熱を行うこと
ができる。

【００４３】請求項６に記載の装置は、温度センサと制
御手段を有しており、積層体の温度を計測しながら、電
源手段を制御できるので、均一な昇温と、特定温度域で
の保温を可能とする。

【００４４】請求項９に記載の装置では、金型の高さ方
向中央に貫通状に孔を設けており、積層体内で最も急勾
配で昇温する部分の温度が測定できる。

【００４５】請求項１０に記載の装置では、電磁誘導加
熱のほかに、外部から熱伝導により加熱する熱盤を設け
ているので、電磁誘導加熱から熱盤加熱に切り換えた
り、電磁誘導加熱と合わせて使用して外部への放熱を防
いだりして均熱化の促進をすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加熱方法による加熱を行うための装置
の概念図である。

【図２】本発明の加熱方法を行うための制御の一例を示
す図である。

【図３】本発明の加熱方法を行うための制御の一例を示
す図である。

【図４】本発明の加熱方法による昇温カーブを示すグラ
フ図である。

【符号の説明】

１ 積層体 ２ 金属板 ３ 未加硫ゴム ４ 外周ゴム ５、６ 連結板（金属板） ７ 金型 １１ 誘導コイル １２、１３ 熱盤 １４ 温度センサ １５ 制御装置 １６ 電源手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 嬉野 夏四郎 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者 黒川 好徳 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者 福元 裕彦 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 井上 清孝 奈良県大和郡山市池沢町172 ニッタ株式 会社奈良工場内 (72)発明者 渡邊 康一 奈良県大和郡山市池沢町172 ニッタ株式 会社奈良工場内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 未加硫ゴムと金属板とを交互に積層した
   積層体を誘導コイルの影響下に配置し、該誘導コイルに
   交流を通電して前記積層体を構成する複数の金属板の各
   々に渦電流を発生せしめて各金属板を発熱させ、各金属
   板からの熱伝導によって前記未加硫ゴムを加熱する方法
   であって、加熱昇温中にゴムの流動温度に達した時点で
   その温度を所定時間保持し、そののち再び昇温を開始す
   ることを特徴とする加熱方法。
2. 【請求項２】 前記積層体の温度を測定する位置が、積
   層方向中央の外周部分である請求項１記載の加熱方法。
3. 【請求項３】 積層されたゴムと金属板とそれらの外周
   に巻き付けられた外周ゴムとからなる積層体を、誘導コ
   イルの影響下に配置し、該誘導コイルに交流を通電して
   前記積層体を構成する複数の金属板の各々に渦電流を発
   生せしめて各金属板を発熱させ、各金属板からの熱伝導
   によって未加硫ゴムを加熱する方法であって、（ａ）前
   記積層体を金型内に収納し、積層体の積層方向中央の外
   周ゴムに孔を設け、温度センサの測温部が内部の金属板
   の外周端部と接するように温度センサを挿着する工程
   と、（ｂ）電源手段をＯＮして前記誘導コイルに交流を
   通電する工程と、（ｃ）昇温途上で、測温部の温度がゴ
   ムの流動温度近辺で設定された目標温度になったら、そ
   の温度域を所定時間維持するように前記電源手段を制御
   する工程と、（ｄ）再び昇温を開始させる工程と、
   （ｅ）硬化反応が始まる前に前記温度センサを外周ゴム
   から抜く工程と、（ｆ）加熱をすべて停止し、一定時間
   放置して冷却したのち、金型を開いて製品を取りだす工
   程を含んでなる加熱方法。
4. 【請求項４】 前記目標温度を２以上設定し、前記
   （ｃ）工程と前記（ｄ）工程を２以上繰り返して多段階
   的に温度を上昇させるものである請求項３記載の加熱方
   法。
5. 【請求項５】 前記（ｅ）工程の後で、前記（ｆ）工程
   の前に、（ｇ）前記電源手段をＯＦＦして電磁誘導によ
   る加熱を終了する工程と、（ｈ）外部からの熱伝導によ
   る加熱により金型および積層体を加熱する工程、をさら
   に含んでなる請求項３または４記載の加熱方法。
6. 【請求項６】 未加硫ゴムと金属板とを交互に積層した
   積層体を誘導コイルの影響下に配置し、該誘導コイルに
   交流を通電して前記積層体を構成する複数の金属板の各
   々に渦電流を発生せしめて各金属板を発熱させ、各金属
   板からの熱伝導によって前記未加硫ゴムを加熱する装置
   であって、（ａ）前記積層体の所定の位置の温度を測定
   しうる温度センサと、（ｂ）前記温度センサを挿着しう
   る孔を有して前記積層体の少なくとも外周を拘束しうる
   金型と、（ｃ）前記誘導コイルに交流を通電する電源手
   段と、（ｄ）前記温度センサにより測定された温度に基
   づいて、積層体の所定位置の温度が所定時間目標温度域
   にあるように前記電源手段を制御する制御手段とを備
   え、前記金型内で積層体の全体の温度が、積層体の所定
   位置の温度に収束されて均一となるように構成されてい
   ることを特徴とする加熱装置。
7. 【請求項７】 前記制御手段において、前記目標温度域
   を、未加硫ゴムが硬化を開始する温度以下で、流動状態
   にある温度範囲の中から設定するものである請求項６記
   載の加熱装置。
8. 【請求項８】 前記制御手段による目標温度域が２以上
   設けられており、段階的に昇温するものである請求項６
   または７記載の加熱装置。
9. 【請求項９】 前記金型の孔が、高さ方向中央に貫通状
   に設けられてなる請求項６、７または８記載の加熱装
   置。
10. 【請求項１０】 さらに、（ｅ）前記積層体を外部から
    熱伝導により加熱する熱盤を備えてなる請求項６、７、
    ８または９記載の加熱装置。