(57)【要約】【課題】横型のトランスファー成形金型を用いて成形された長尺のゴム製品を、短時間に、変形などを生じさせることなくシャフトから引き抜いて、安定した品質のゴム製品を提供することができるゴム製品の脱型技術を提供する。【解決手段】シャフトに挿通された状態で成形された長尺で円筒形のゴム製品を、シャフトから引き抜き脱型する際に用いる板状の脱型用治具であって、先端部側から後端部側に向かって延び、シャフトが挿通可能な切り込み部が設けられており、後端部側から切り込み部まで延び、一方側の面において開口する貫通孔が形成されている脱型用治具。【選択図】図１
2020059239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトに挿通された状態で成形された長尺で円筒形のゴム製品を、前記シャフトから引き抜き脱型する際に用いる板状の脱型用治具であって、
先端部側から後端部側に向かって延び、前記シャフトが挿通可能な切り込み部が設けられており、
前記後端部側から前記切り込み部まで延び、一方側の面において開口する貫通孔が形成されていることを特徴とする脱型用治具。
【請求項２】
前記先端部が、後端部側から先端部側に向かって先細に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の脱型用治具。
【請求項３】
前記貫通孔により形成された開口部に隣接して、前記一方側の面から突出する尖端状の突起が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の脱型用治具。
【請求項４】
シャフトに挿通された状態で成形された長尺で円筒形のゴム製品を、前記シャフトから引き抜き脱型する脱型方法であって、
前記シャフトを請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の脱型用治具の前記切り込み部に挿通させ、
前記貫通孔の後端部側から気体を供給して、前記シャフトと前記ゴム製品との隙間に前記気体を注入して、前記ゴム製品を前記シャフトから脱型することを特徴とする脱型方法。
【請求項５】
前記気体が、圧縮空気であることを特徴とする請求項４に記載の脱型方法。
【請求項６】
前記圧縮空気の噴出圧力が、２００〜５００ＫＰａであることを特徴とする請求項５に記載の脱型方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トランスファー成形により成形されたゴム製品を脱型する脱型用治具および前記脱型用治具を用いる脱型方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンターやファクシミリなどのＯＡ機器においては、一般的に、ゴムローラなどの円筒形のゴム製品（以下、単に「ゴム製品」ともいう）が中芯に挿通された部材が、紙送りローラなどの搬送ローラとして使用されている。
【０００３】
これら円筒形のゴム製品の製造方法は、従来より、トランスファー成形法を用いて成形されている（例えば、特許文献１）が、近年、大判紙の搬送に対する要求が強くなり、長尺の搬送ローラが求められている。このような長尺の搬送ローラは、短尺のゴム製品を複数並べて長尺化して得ることも考えられるが、このような搬送ローラでは、配置された各ゴム製品のわずかな外形の違いなどによって、紙送り時に皺を生じる恐れがある。
【０００４】
そこで、１本で長尺となったゴム製品の作製が検討されているが、特許文献１などに示された従来の一般的なトランスファー成形法において使用されている縦型のトランスファー成形金型では、長尺のキャビティを縦方向に形成しようとすると、トランスファー成形金型が大型化してしまうため、大きな設備費用が発生したり、熱廻りの悪さによる品質の不安定化を招いたりする恐れがあるため、横方向にキャビティが形成された横型のトランスファー成形金型が提案されている。
【０００５】
具体的には、トランスファー成形金型を上下２つの割型として、その合わせ面に円筒形のキャビティが少なくとも１つ形成されるように加工する。そして、下型のキャビティ形成部の中央に上記中芯に対応した径のシャフトを配置し、上下型を合わせて一体化する。その後、上型の上部からこのキャビティ内にゴムを注入して、加熱、加圧して加硫成形する。成形が完了した後は、トランスファー成形金型を開状態として、成形されたゴム製品を脱型することにより長尺円筒形のゴム製品を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１６−０３０４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、横方向にキャビティが形成されたトランスファー成形金型を用いた場合、成形後にトランスファー成形金型を開状態にしたとき、図８に示すように、ゴム製品１はシャフト２に貫通したままである。このため、脱型に際しては、成形されたゴム製品１をシャフト２から引き抜く必要がある。なお、図８は、横型のトランスファー成形金型のシャフトが挿通された長尺円筒状のゴム製品を示す斜視図であり、トランスファー成形金型を開状態としたときの様子を示している。そして、３はシャフト２の付け根部である。
【０００８】
そこで、従来は、手や治具を用いてシャフトを保持しながらゴム製品を抜いていたが、多くのキャビティから長尺のゴム製品を引き抜こうとすると、作業に要する時間が長くなるため、作業効率の低下を招く。また、長い作業時間はトランスファー成形金型の温度低下を招いて、次回の成形における加硫成形時間が長くなる。
【０００９】
また、無理な力で引き抜きを行うと、シャフトの曲がりを招いて、割れや欠け、偏心などの変形が生じたゴム製品となる恐れがある。
【００１０】
そこで、本発明は、横型のトランスファー成形金型を用いて成形された長尺のゴム製品を、短時間に、変形などを生じさせることなくシャフトから引き抜いて、安定した品質のゴム製品を提供することができるゴム製品の脱型技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、上記課題の解決について鋭意検討を行い、以下に記載する発明によれば上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１２】
請求項１に記載の発明は、
シャフトに挿通された状態で成形された長尺で円筒形のゴム製品を、前記シャフトから引き抜き脱型する際に用いる板状の脱型用治具であって、
先端部側から後端部側に向かって延び、前記シャフトが挿通可能な切り込み部が設けられており、
前記後端部側から前記切り込み部まで延び、一方側の面において開口する貫通孔が形成されていることを特徴とする脱型用治具である。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、
前記先端部が、後端部側から先端部側に向かって先細に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の脱型用治具である。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、
前記貫通孔により形成された開口部に隣接して、前記一方側の面から突出する尖端状の突起が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の脱型用治具である。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、
シャフトに挿通された状態で成形された長尺で円筒形のゴム製品を、前記シャフトから引き抜き脱型する脱型方法であって、
前記シャフトを請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の脱型用治具の前記切り込み部に挿通させ、
前記貫通孔の後端部側から気体を供給して、前記シャフトと前記ゴム製品との隙間に前記気体を注入して、前記ゴム製品を前記シャフトから脱型することを特徴とする脱型方法である。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、
前記気体が、圧縮空気であることを特徴とする請求項４に記載の脱型方法である。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、
前記圧縮空気の噴出圧力が、２００〜５００ＫＰａであることを特徴とする請求項５に記載の脱型方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、横型のトランスファー成形金型を用いて成形された長尺のゴム製品を、短時間に、変形などを生じさせることなくシャフトから引き抜いて、安定した品質のゴム製品を提供することができるゴム製品の脱型技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る脱型用治具の模式的正面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る脱型用治具の模式的側面図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る脱型用治具による脱型の手順を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る脱型用治具の切り込み部にシャフトを挿通させた状態を示す模式図である。
【図５】本発明の他の実施態様に係る脱型用治具の模式的正面図である。
【図６】本発明の他の実施態様に係る脱型用治具の模式的側面図である。
【図７】本発明の他の実施態様に係る脱型用治具の切り込み部にシャフトを挿通させた状態を示す模式図である。
【図８】横型のトランスファー成形金型のシャフトが挿通された長尺円筒状のゴム製品を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施の形態に基づき、図面を用いて説明する。
【００２１】
１．本発明の概要
前記したように、横方向にキャビティが形成されたトランスファー成形金型を使用した場合、成形後にトランスファー成形金型を開状態としたとき、図８に示すように、ゴム製品はシャフトに貫通したままであるため、成形されたゴム製品をシャフトから引き抜いて脱型する必要がある。
【００２２】
本発明においては、この脱型に際して、以下の特徴を有する板状の脱型用治具を使用する。
（１）先端部側から後端部側に向かって延び、シャフトが挿通可能な切り込み部が設けられている。
（２）後端部側から切り込み部まで延び、一方側の面において開口する貫通孔が形成されている。
【００２３】
このような脱型用治具を用いて、シャフトに挿通されたゴム製品のシャフトの付け根部側に接する端面に、脱型用治具の厚み方向の一方側の面が接するところまで挿入することにより、切り込み部にシャフトが挿通され、シャフトの付け根部側で接していたゴム製品がシャフトの付け根部およびその近傍から離間される。次いで、貫通孔の後端部側から圧縮空気などの気体を供給する。これにより、貫通孔の開口部からシャフトとゴム製品との間に形成された隙間に気体が注入されて、シャフトとゴム製品との間に隙間ができ、シャフトに対するゴム製品の密着力が低減される。
【００２４】
この結果、長尺で円筒形のゴム製品であっても、割れ、欠け、変形等の発生を招くことなく、短時間で容易に脱型して、安定した品質のゴム製品を提供することができる。
【００２５】
２．本発明の具体的な実施の形態
以下、本発明の実施の形態に基づいて、図面を参照しながら、本発明を具体的に説明する。
【００２６】
（１）脱型用治具
最初に、本実施の形態に係る脱型用治具について説明する。図１は、本実施の形態に係る脱型用治具の模式的正面図であり、図２は模式的側面図である。また、図３は、本実施の形態に係る脱型用治具による脱型の手順を示す模式図であり、（ａ）から（ｄ）へと脱型作業が進行していく様子を示している。なお、図３において、右図は正面図、左図は側面図である。
【００２７】
なお。図１〜図３において、４は脱型用治具、４１は脱型用治具の先端、４２は後端である。そして、４３は切り込み部、４４は貫通孔であり、貫通孔４４の両端の開口部において、切り込み部４３側には先端側の開口部４５が形成されており、脱型用治具４の後端４２側の開口部４７がエア継手５と接続されている。
【００２８】
脱型用治具４は、図２に示すように、先端部が先細の板状で、ゴム製品の脱型に際して、図３に示すように、シャフト２の付け根部３とゴム製品１の先端端面、即ち、付け根部３寄りの端面の間に挿入され、図１に示す切り込み部４３にシャフト２が挿通される。
【００２９】
切り込み部４３は、図１に示すように、脱型用治具４の先端４１側から後端４２側に向かって、ゴム製品１の外径より小さく、シャフト２の直径に近い幅で延びて設けられており、最奥部には端面がシャフト２の直径に近い大きさの直径を有する半円形が形成されている。
【００３０】
これにより脱型用治具４を、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、シャフト２の付け根部３側で接しているゴム製品１までスムーズに挿入して、ゴム製品１をシャフト２の付け根部３およびその近傍から離間させることができる。
【００３１】
なお、脱型用治具４の先端部の形状としては、例えば、図２（ａ）に示すように、先端４１において厚み方向の一方の面が傾斜した形状や、図２（ｂ）に示すように、先端４１において厚み方向の両面が互いに傾斜した形状など、先細の形状であることが好ましい。
【００３２】
脱型用治具４は、シャフト２を傷付けないように、銅、アルミニウムなどの軟らかい金属およびポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）などの耐熱性に優れる樹脂材料で構成することが好ましいが、実用上不都合が無ければ特に限定されない。
【００３３】
脱型用治具４の厚みは、変形などが生じなければ薄い材料の方が挿入し易いという観点から、シャフト２およびゴム製品１の直径などを考慮した上で、変形が生じない範囲でできるだけ薄く設定することが好ましい。
【００３４】
また、図１では切り込み部４３を３個設けているが、切り込み部４３の数はこれに限定されず、高能率で脱型作業が行えるよう、ゴム製品１への挿入のし易さ、ゴム製品１をシャフト２から離間させる際のし易さなどを考慮して、適宜設定すればよく、１本から金型に設けられたシャフトの本数まで、自由に設定することができる。
【００３５】
貫通孔４４は、脱型用治具４の後端４２の端面から切り込み部４３まで延びており、切り込み部４３の最奥部の端面で脱型用治具４の厚み方向の一方側の面（図２における脱型用治具４の右側の側面）に向けて開口する開口部４５と、脱型用治具４の後端４２側でエア継手５と接続される後端側の開口部４７とを有している。後端側の開口部４７にエアカプラ等のエア継手５を接続して、エア継手５をエアコンプレッサーなどの圧縮空気供給手段に連結することにより、貫通孔４４に圧縮空気を供給することができる。
【００３６】
（２）脱型方法
次に、上記した脱型用治具を用いた脱型方法について具体的に説明する。図３は、前記した通り、本実施の形態に係る脱型用治具による脱型の手順を示す模式図であり、（ａ）から（ｄ）へと脱型作業が進行していく様子を示している。また、図４は脱型用治具の切り込み部にシャフトを挿通させた状態を示す模式図である。なお、図では圧縮空気の供給手段の記載を省略している。
【００３７】
（ａ）脱型用治具押し当て工程
最初に、図３（ａ）に示すように、脱型用治具４を、切り込み部４３とシャフト２が上下に重なるように、また、先端が付け根部３とゴム製品１の先端端面の境界の直上に位置するように位置決めし、先端を付け根部３と、それに接しているゴム製品１の端面との境界に当てる。
【００３８】
（ｂ）脱型用治具挿入工程
次に、図３（ｂ）に示すように、脱型用治具４を下降させ、ゴム製品１がシャフト２の付け根部３およびその近傍から徐々に離間されるように脱型用治具４を挿入し、図３（ｃ）に示すように、シャフト２が切り込み部４３の最奥部の端面に押し当たるまで、脱型用治具４を挿入する。
【００３９】
このとき、シャフト２を切り込み部４３の最奥部まで挿通させることにより、ゴム製品１の先端端面が脱型用治具４で押圧されて弾性変形し、シャフト２の付け根部３側で接していたゴム製品１がシャフト２の付け根部３およびその近傍から離間されて、ゴム製品１とシャフト２の付け根部３との間に隙間が形成される。そして、本実施の形態においては、前記したように、脱型用治具４の先端を尖った板状に形成しているため、シャフト２が切り込み部４３の最奥部に到達するまで、脱型用治具４をスムーズに挿入することができる。
【００４０】
（ｃ）圧縮空気供給工程
次に、図３（ｃ）に示すように、シャフト２が切り込み部４３の最奥部に接した状態で、圧縮空気供給手段から圧縮空気を供給して貫通孔４４から、挿入された脱型用治具４によって形成された隙間に注入する。本実施の形態では、空気をこの隙間に効果的に注入することができる。即ち、切り込み部の最奥部において、先端側の開口部４５はシャフト２とゴム製品１によって外部に対して塞がれた状態となっているため、空気を外部に漏出させることなく、ゴム製品１とシャフト２の隙間に注入することができる。これにより、ゴム製品１とシャフト２の密着状態が解除されゴム製品１とシャフト２の間に隙間が形成される。なお、圧縮空気の噴出圧力としては、２００〜５００ＫＰａであることが好ましい。
【００４１】
（ｄ）脱型工程
次に、圧縮空気を供給しながら、図３（ｄ）に示すように、切り込み部４３にシャフト２を挿通したままで脱型用治具４をシャフト２の軸方向に沿ってスライドさせる。このとき、ゴム製品１とシャフト２との間には隙間が形成されているため、ゴム製品をスムーズに抜き取って脱型することができる。
【００４２】
（３）脱型用治具の好ましい形状
脱型用治具４の先端４１において２つの面がなす角度（以下、「先端部の角度」ともいう）の大きさは、大き過ぎると、脱型用治具を挿入する際の抵抗が大きくなり、スムーズに挿入できなくなる恐れがあり、一方、先端部の角度を小さくした場合、脱型用治具を挿入する際の抵抗は低減されるが、小さ過ぎると、先端部が撓み、やはりスムーズに挿入できなくなる恐れがある。好ましい角度は、２０〜６０°であり、３０°以上で４５°未満であるとより好ましい。
【００４３】
切り込み部４３の最奥部の幅および最奥部の端面の半円の直径は、シャフト２の外径より１〜４ｍｍ大きいことが好ましく、これにより、シャフト２を切り込み部４３の最奥部にスムーズに挿通させることができ、且つ、脱型用治具４を挿入した時、シャフト２の側面と切り込み部４３の最奥部の端面とを隙間なく沿わせることができ、脱型用治具４とゴム製品１との接触面積を大きくすることができる。
【００４４】
３．他の実施の形態
次に、上記とは異なる他の実施の形態について説明する。図５は、他の実施の形態に係る脱型用治具の模式的正面図であり、図６は模式的側面図である。また、図７は他の実施の形態に係る脱型用治具の切り込み部にシャフトを挿通させた状態を示す模式図である。
【００４５】
この実施の形態に係る脱型用治具は、図５、図６に示すように先端側の開口部４５に隣接して、一方側の面から突出する尖端状の突起４６が設けられている点で、上記した実施の形態の脱型用治具と相違している。
【００４６】
このように、開口部４５に隣接して前方に突出する尖端状の突起４６が設けられた脱型用治具４を挿入した場合、突起４６がゴム製品１の先端端面で円筒形の内部に当たることにより、図７に示すように、隙間が押し拡げられて、十分に空気を注入することが可能となる。このため、ゴム製品１をシャフト２からより一層スムーズに抜き取ることができる。
【００４７】
突起４６の突出高さは、穴を押し拡げる効果が十分に発揮され、かつ挿入の妨げにならないように適宜設定すればよく、通常は、１〜２ｍｍ程度に設定すればよい。
【００４８】
４．ゴム製品
本実施の形態において製造されるゴム製品は、従来と同様に、ＯＡ機器に使用される紙送り用ゴムローラなどに使用される。そして、本実施の形態の脱型用治具および脱型方法は、ＮＲ（天然ゴム）、ＩＲ（イソプレンゴム）、ＢＲ（ブタジエンゴム）、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）、ＩＩＲ（ブチルゴム）、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）、ＣＲ（クロロプレンゴム）、ＡＣＭ（アクリルゴム）、ＣＳＭ（クロルスロフォン化ポリエチレン）、Ｕ（ウレタンゴム）、Ｑ（シリコーンゴム）、ＦＫＭ（フッ素ゴム）、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル）、ＣＯ（エビクロルヒドリンゴム）、Ｔ（多硫化ゴム）から選択された１種類もしくは２種類以上のゴムを用いて、ＪＩＳ  Ｋ  ６２５３に規定するデュロメータタイプＡ硬度で、３０〜９０度であるゴム製品のトランスファー成形において、特に顕著な効果を得ることができる。
【実施例】
【００４９】
次に、実施例に基づき、本発明をより具体的に説明する。
【００５０】
以下においては、横型のトランスファー成形金型を用いて成形されたプリンター用ゴムローラを５種類の脱型用治具を用いて脱型し、脱型作業のし易さおよび脱型された後の製品の品質を評価した。
【００５１】
１．プリンター用ゴムローラの作製
横型のトランスファー成形金型（キャビティ数１５個）を用いて、各キャビティにφ６ｍｍのシャフトを配置して、外径φ１５ｍｍ×内径φ６ｍｍ×全長２５０ｍｍのプリンター用ゴムローラをトランスファー成形により作製した。
【００５２】
成形材料としては、成形後のプリンター用ゴムローラのデュロメータタイプＡ硬度が６０度となるように、モメンティブ・マテリアル社製シリコーンゴムＴＳＥ２２１−６Ｕの１００質量部と、硬化剤ＴＣ−８の０．５質量部からなる配合ゴムを使用し、１７０℃×１０分で加硫を実施した。
【００５３】
そして、加硫完了後、脱型用治具を用いて成形したプリンター用ゴムローラをシャフトから抜き取り脱型した。なお、脱型用治具には、ＰＴＦＥ製で、図６（ｂ）で示した側面形状を有する脱型用治具、即ち先端部のみ角度付で開口部に隣接して一方側の面から突出する尖端状の突起が設けられている脱型用治具を用いた。そして、図３（ｄ）に示したように圧縮空気（３００ＫＰａ）を供給しながら脱型用治具をシャフトの先端側にスライドさせることにより、製品をシャフトから抜き取り、脱型した。表１に、実施例１〜５で用いた脱型用治具の切り込み部の径および先端部の角度をまとめて示す。
【００５４】
【表１】
2020059239.tif 000003
【００５５】
２．評価
各実施例において、脱型用治具の挿入のし易さ（治具挿入）、製品のシャフトからの抜き取りのし易さ（製品抜き取り）、および、引き取った製品の品質（製品品質）、具体的にはゴム欠けおよび傷の有無を調査し、評価した。
【００５６】
なお、治具挿入、製品抜き取りについての評価は、短時間かつスムーズな作業ができた場合を「優」、スムーズとまでは言えないが短時間に作業ができた場合を「良」とした。評価結果をまとめて表２に示す。
【００５７】
【表２】
2020059239.tif 000004
【００５８】
表２に示すように、実施例１〜５の全てにおいて、治具挿入および製品抜き取りを短時間で行うことが可能であった。また、製品品質の評価において、一部の実施例でゴム欠けまたは傷の発生が認められ、これらを皆無にすることはできなかったが限定的であり、製品品質が顕著に改善された。
【００５９】
特に、切り込み部径を７ｍｍ、先端部の角度を３０°にした実施例３では治具挿入および製品抜き取りともにスムーズに行うことができ、且つ、ゴム欠けおよび傷の発生が皆無であった。また、先端部の角度を２０°と小さくした実施例４の場合は、製品抜き取り時に脱型用治具が曲がるため、抜き取りがスムーズとは言えなかったが、短時間で作業ができ、ゴム欠けおよび傷の発生が皆無であった。
【００６０】
一方、先端部の角度を６０°、４５°と大きくした実施例１、２では、短時間で作業できたが、治具挿入はスムーズとは言えなかった。そして、挿入時、一部の製品にそれぞれゴム欠け、脱型用治具による押し跡が発生した。
【００６１】
また、切り込み部の径を１０ｍｍと大きくした実施例５では、短時間で作業できたが、脱型用治具と製品の先端端面との接触面積が小さく、製品抜き取り時に先端端面に力が加わり難いため、抜き取りはスムーズとは言えなかった。そして、一部の製品で先端端面に押し跡が付いた。なお、これらの押し跡については、ゴム製品の最終的な仕様において、問題とはならないことを確認している。
【００６２】
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１            ゴム製品
２            シャフト
３            付け根部
４            脱型用治具
５            エア継手
４１          先端
４２          後端
４３          切り込み部
４４          貫通孔
４５、４７    開口部
４６          突起
【図１】
2020059239.tif 000005
【図２】
2020059239.tif 000006
【図３】
2020059239.tif 000007
【図４】
2020059239.tif 000008
【図５】
2020059239.tif 000009
【図６】
2020059239.tif 000010
【図７】
2020059239.tif 000011
【図８】
2020059239.tif 000012