(57)【要約】【課題】            管壁内の所定の位置に補強繊維体が埋設されたゴムチューブを高い品質で、かつ効率的に製造する方法を提供する。【解決手段】        押出ヘッドのダイ４１とマンドレル４２により形成される内部空間から未架橋ゴムを押出して未架橋ゴムチューブを形成しながら、未架橋ゴムチューブの管壁内部に補強繊維体２を埋設一体化するチューブ押出工程に引き続いて、未架橋ゴムチューブを加熱して架橋するチューブ架橋工程（５）を行うゴムチューブＡの連続成形方法において、補強繊維体２を未架橋ゴム内に誘導可能なガイド部材４３を、ダイの内周面から前記内部空間にその先端部が突出するように設け、チューブ押出工程の未架橋ゴム押出とともに補強繊維体２をガイド部材先端部から繰り出すようにして、チューブＡの管壁内部の所定位置に補強繊維体２を埋設する。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出ヘッドのダイとマンドレルにより形成される内部空間から未架橋ゴムを押出して未架橋ゴムチューブを形成しながら、未架橋ゴムチューブの管壁内部に補強繊維体を埋設一体化するチューブ押出工程に引き続いて、未架橋ゴムチューブを加熱して架橋するチューブ架橋工程を行うゴムチューブの連続成形方法であって、
補強繊維体を未架橋ゴム内に誘導可能なガイド部材を、ダイの内周面から前記内部空間にその先端部が突出するように設け、
チューブ押出工程の未架橋ゴム押出とともに補強繊維体をガイド部材先端部から繰り出すようにして、チューブの管壁内部の所定位置に補強繊維体を埋設することを特徴とするゴムチューブの製造方法。
【請求項２】
ガイド部材が中空針状の部材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製造方法。
【請求項３】
チューブ架橋工程を経たゴムチューブの架橋済み部分を引っ張って、補強繊維体に張力を加えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のゴムチューブ製造方法。
【請求項４】
ガイド部材先端部よりも未加硫ゴムの流れの下流側に、未加硫ゴムが加圧される領域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に記載のゴムチューブ製造方法。
【請求項５】
内部空間において、未加硫ゴムの流れがマンドレルと略平行となった領域に、ガイド部材の先端部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に記載のゴムチューブ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコーンゴムなどのゴム材料により形成されたゴムチューブの製造方法に関する。特に、ゴムチューブの長さ方向に沿って補強繊維体が埋設一体化されたゴムチューブの連続製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療用のドレーンチューブやカテーテルチューブといったゴムチューブには、補強や長さ方向の寸法変化を抑える目的で、チューブの管壁に補強繊維体を埋設一体化することがある。特許文献１には、医療用チューブの管壁内に接着層を被覆した有機繊維体を埋設一体化することが開示されており、チューブの長さ方向の寸法変化を抑えられることが記載されている。
【０００３】
また、特許文献２には、シリコーンゴムなどで成形されたゴムチューブ内に補強繊維体を埋設一体化して、チューブの引張り強度を向上させることが開示されている。
【特許文献１】特許登録第２７２１６３９号公報
【特許文献２】実用新案登録第３１３９４５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、こうしたチューブの管壁の内部に補強繊維体を埋設させることは容易ではなかった。すなわち、これらチューブは、チューブの原材料を押出成形することにより製造されることが多いが、その場合にはチューブを押出成形した後に補強繊維体を埋設するのは困難であるため、押出成形工程において補強繊維体を埋設することが行われる。
【０００５】
例えば図４に示すように、図の上方から押出されてくる未架橋ゴム（チューブ原材料）をダイ９１とマンドレル９２によってチューブ状に左側に押出す構造の押出ヘッド９において、ダイの右端側に補強繊維体２を挿通する穴９３を設けて、穴９３からダイの内部に補強繊維体２を導入して、押出されるチューブの管壁に補強繊維体を埋設するようにすることが行われる。
【０００６】
ところが、押出成形工程でチューブ原材料中に補強繊維体をダイの内部に供給して埋設しようとしても、上記押出ヘッド９では補強繊維体の管壁の厚み方向の位置の制御が難しくて、補強繊維体がチューブの内周面や外周面に近接したり、著しい場合には露出してしまったりするなどといった成形不良を生ずることがあった。また、押出ヘッドのダイやマンドレル周辺のチューブ原材料の流れによって補強繊維体が埋設される周方向位置がずれてしまうこともあるなど、管壁の所定の位置に補強繊維体が正確に埋設一体化されたチューブを得ることは困難であった。
【０００７】
別の製造方法としては、管壁の所定位置に確実に補強繊維体が埋設されるようにするために、チューブを内層と外層からなる積層管壁により構成し、架橋済みの内層チューブの外周面に補強繊維体を配置して、これらを覆うように外層のチューブ原材料を押出して被覆するような製造方法によりチューブを製造することも考えられるが、製造工程が複雑となるため、より簡単な工程で高い品質の補強繊維体入りゴムチューブが得られる製造方法が求められていた。
【０００８】
従って、本発明の目的は、管壁内の所定の位置に補強繊維体が埋設されたゴムチューブを高い品質で、かつ効率的に製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明者は、鋭意検討の結果、押出ヘッドの内部空間に、補強繊維体を誘導可能なガイド部材を、その先端部がダイの内周面から突出するように設け、チューブの押出とともにガイド部材先端部から補強繊維体を繰り出すと、上記課題が解決できることを知見し、本発明を完成させた。
【００１０】
本発明は、押出ヘッドのダイとマンドレルにより形成される内部空間から未架橋ゴムを押出して未架橋ゴムチューブを形成しながら、未架橋ゴムチューブの管壁内部に補強繊維体を埋設一体化するチューブ押出工程に引き続いて、未架橋ゴムチューブを加熱して架橋するチューブ架橋工程を行うゴムチューブの連続成形方法であって、補強繊維体を未架橋ゴム内に誘導可能なガイド部材を、ダイの内周面から前記内部空間にその先端部が突出するように設け、チューブ押出工程の未架橋ゴム押出とともに補強繊維体をガイド部材先端部から繰り出すようにして、チューブの管壁内部の所定位置に補強繊維体を埋設することを特徴とするゴムチューブの製造方法である。
【００１１】
本発明においては、ガイド部材を中空針状の部材とすることが好ましい（請求項２）。さらに、チューブ架橋工程を経たゴムチューブの架橋済み部分を引っ張って、補強繊維体に張力を加えることが好ましく（請求項３）、また、ガイド部材先端部よりも未加硫ゴムの流れの下流側に、未加硫ゴムを加圧する領域を設けることが好ましく（請求項４）、また、内部空間において、未加硫ゴムの流れがマンドレルと略平行となった領域に、ガイド部材の先端部を設けることが好ましい（請求項５）。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、押出ヘッドの内部空間に突出するように設けられたガイド部材の先端部に誘導された補強繊維体が、未架橋ゴムの押し出しとともに繰り出されてチューブ管壁内の所定位置に埋設一体化されるので、管壁内の所定の位置に補強繊維体が埋設されたゴムチューブを高い品質で得られるという効果が得られる。さらに、本発明の製造方法によれば、１回の押出工程で補強繊維体の埋設を完了させることができ、製造の効率が高い。
【００１３】
さらに、ガイド部材を中空針状の部材とした場合には（請求項２）、補強繊維体の配設位置の正確さと確実さをさらに高めることができる。また、チューブ架橋工程を経たゴムチューブの架橋済み部分を引っ張って、補強繊維体に張力を加える場合には（請求項３）、補強繊維体のたるみを防止しながら、正確な位置に補強繊維体を埋設できる。
【００１４】
また、ガイド部材先端部よりも未加硫ゴムの流れの下流側に、未加硫ゴムが加圧される領域を設けた場合には（請求項４）、得られるゴムチューブの外表面や内表面が平滑となり、外観品質の高いゴムチューブが得られる。また、前記内部空間において、未加硫ゴムの流れがマンドレルと略平行となった領域に、ガイド部材の先端部を設けた場合には(請求項５)、補強繊維体の配設位置の正確さをより高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の製造方法によって製造されるゴムチューブの形状を示す図である。ゴムチューブＡはシリコーンゴムによって形成された中空状のチューブである。ゴムチューブＡの管壁１には、その厚み方向の略中央部分に、補強繊維体２が４本、ゴムチューブの長さ方向（すなわち中空部の延在方向）に沿って埋設されている。本実施形態においては、管壁１と補強繊維体２とは互いに接着され、ずれが生じないようにされている。これらゴムチューブは、好ましくは外径が１〜２０ｍｍ、内径が０．５〜１６ｍｍ程度となるように形成されることが多いが、その寸法が特に限定されるものではない。
【００１６】
ゴムチューブＡの管壁１を構成するゴム材料には、柔軟性を備える軟質ゴム材料が使用できる。使用できるゴム材料の例としては、シリコーンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、天然ゴム、アクリルゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、クロロプレンゴム、フッ素ゴムなどが例示できるが、ゴムチューブに要求される特性に応じて適宜選択すればよい。特にゴムチューブの用途が医療用途である場合は、シリコーンゴムが使用されることが多い。
【００１７】
補強繊維体２は、天然繊維や合成繊維やガラス繊維や金属繊維などの繊維を単繊維（モノフィラメント）で、または複数本の繊維を束ねて、所定の引張り強度を有する柔軟な糸状にした繊維体である。本実施の形態においては、複数本のアラミド繊維を束ねて、より糸状にした繊維体を補強繊維体２として用いている。金属繊維としては銅線、スチール線、銀線、スズ線などが例示でき、天然繊維としては綿、麻、絹繊維などが例示できる、合成繊維としては、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、アラミド繊維、ポリイミド繊維、ポリテトラフルオロエチレン繊維、フェノール繊維、カーボン繊維、炭化ケイ素繊維、アクリル繊維、フェノール繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維などが例示できる。
【００１８】
これら繊維は、ゴムチューブが使用される際の強度や耐熱性などの条件に応じて適宜選択して使用する。これら繊維は１種類であるいは複数の種類で補強繊維体２を構成することができる。また、管壁１と補強繊維体２とを接着一体化する場合には、管壁を構成するゴム材料と接着性のよい繊維材料を選択することが好ましい。さらに、補強繊維体２を複数本の繊維を束ねてよりを掛けたより糸状のものとすると、管壁１と補強繊維体２とを接着一体化する上でアンカー効果が高まって接着性が向上するので、より好ましい。
【００１９】
以下、本発明のゴムチューブ製造方法の実施形態について説明する。図２は製造方法の工程の流れを示す模式図であり、図３は押出機の押出ヘッド部分４の構造を示す図である。図２において、架橋剤などを配合し混練した未架橋のシリコーンゴムを、押出機３１によって押出ヘッド４からチューブ状に連続押出しながら補強繊維体２を未架橋ゴムチューブの管壁内部に埋設し（チューブ押出工程）、その後、押出された未架橋ゴムチューブを架橋装置５の内部で加熱してシリコーンゴムを架橋して（チューブ架橋工程）、架橋されたシリコーンチューブＡを得る。ここで押出ヘッド４は、中空部を有するダイ４１の中空部にマンドレル４２を配設して、押出ヘッドの出口側４ａでダイ４１とマンドレル４２とによってチューブ押出断面形状が形成されるように構成される。そして、ダイ４１とマンドレル４２とによって形成される内部空間に未架橋ゴムが押出機３１から導入され押出されることによって、未架橋ゴムがチューブ状に押出される。本実施形態のような押出装置と架橋装置により連続的に不定長のゴムチューブが製造できる。
【００２０】
押出ヘッド４の詳細を、図３によりさらに説明すると、押出ヘッド４の出口４ａの側には、補強繊維体２を挿通可能な直径２ｍｍの中空針状のガイド部材４３、４３がダイ４１を貫通するように設けられている。ガイド部材４３は、ダイ４１の内部空間と外部とを連絡可能に、かつ、ガイド部材４３の先端部が、成形されるべきゴムチューブの厚み方向や周方向において補強繊維体２を配置すべき位置に位置するように、ダイ４１とマンドレル４２との間の内部空間に突き出すように設けられている。本発明においては、チューブ押出工程において、補強繊維体２をガイド部材４３に挿通して未架橋ゴムの押し出しにあわせて補強繊維体２を送り出すことにより、補強繊維体２をガイド部材４３の先端部に誘導し、ゴムチューブＡの管壁１の内部の所定位置に補強繊維体２を埋設する。
【００２１】
本発明の製造方法においては、ダイの内周面から内部空間に突出するように設けられたガイド部材の先端部に、補強繊維体２が誘導されて、管壁となる未架橋ゴム中に繰り出されて埋設されるため、補強繊維体２をゴムチューブ管壁に埋設する際の管壁厚み方向及び周方向の位置が正確に制御され、品質の高いゴムチューブが得られる。
【００２２】
また、本発明の製造方法によれば、一回の押出工程においてゴムチューブの管壁１内部に補強繊維体２を埋設でき、効率的に補強繊維体を埋設したゴムチューブが製造できる。
【００２３】
ガイド部材４３、４３をダイ４１に設ける際のマンドレル軸方向の位置については、押出ヘッド４の内部空間における未架橋ゴムの流れがマンドレル４２や押出されるべきチューブの押出方向とほぼ平行となっている領域（例えば図３にαで示したような押出口４ａに近い領域）に設けることが好ましい。すなわち、図３において、押出機から押出されてきた未架橋ゴムは図の右上から図の下側に向かって流れ、その後、マンドレル４２を巻き込むようにしてチューブ状の形態となって図の左側へと流れて行くため、図中γで示した領域においては、未架橋ゴムの流れはマンドレル４２と平行にはならないが、未架橋ゴムの流れの下流側になり出口４ａに近づくにつれて徐々に流れがマンドレルと平行となり、押出口４ａに近い部分ではマンドレルと略平行に未架橋ゴムが流動する領域αが生ずる。このような位置にガイド部材４３、４３の先端部を配置することによって、ガイド部材によって導入された補強繊維体２が未架橋ゴムに流されて、周方向や管壁厚み方向にずれてしまうことがなくなるので、補強繊維体２をゴムチューブＡの管壁１の所定の位置に正確に配置することができる。
【００２４】
また、ガイド部材４３、４３の先端部よりも下流側に、押出される未架橋ゴムが加圧される領域（例えば図３にβで示した領域）を有するよう、押出口４ａから所定距離離してガイド部材４３の先端部を設けることが好ましい。補強繊維体２を導入した位置の下流側にこのような加圧領域βを設けることによって、導入された補強繊維体２と未架橋ゴムとが密着し、両者を接着一体化するのに好適である。また、未架橋ゴムが加圧領域βを通過する間に、ガイド部材４３、４３の下流側の影となっていた部分にも未架橋ゴムが十分に回りこむようになって、ゴムチューブの外表面の平滑性が向上し、外観品質の高いゴムチューブが得られる。
【００２５】
加圧領域βの設け方に特に制限はないが、図３に示したように、未架橋ゴムの流れの下流に向かうに従って押し出しのための内部空間の断面積が漸減するよう、ダイ４１内周面にテーパーを設けたりすることが好ましく、そのテーパーによる断面積変化の程度を、ガイド部材によって未架橋ゴムの流れがさえぎられる面積程度とすることが、補強繊維体２の配置を正確にする上でさらに好ましい。なお、加圧領域βを設けるためには、必ずしもダイ４１内周面やマンドレルの端部をテーパー状にする必要はなく、ダイ４１内周面やマンドレル４２外周面が互いに平行な円筒状の面であっても、未架橋ゴムの粘度により発生する押出圧を活用して、該部分を加圧領域とすることができ、その場合は、ガイド部材４３先端から押出口４ａまでの距離を調節すれば、加圧領域βにおける加圧の程度が調節できる。
【００２６】
押出ヘッド４の内部空間に補強繊維体２を供給するための、補強繊維体供給装置について図２を参照しながら説明する。管壁１の内部に埋設したい補強繊維体の本数分だけ、ガイド部材４３、４３と補強繊維体供給装置をそれぞれ準備することによって、所望する本数の補強繊維体２，２を管壁１に埋設できる。供給装置の供給ボビン６１に巻いておいた補強繊維体２を繰り出して、供給ローラ６２などを介して中空針状のガイド部材４３内部に挿通して送り出し、押出ヘッドの内部空間に供給する。また、補強繊維体２に張力（テンション）を加えられるよう、供給装置のボビン６１や供給ローラ６２に負荷調整機構を設けるよう構成しておくことが好ましい。また、補強繊維体２がガイド部材４３の先端部で引っかかったりせずに、円滑に挿通送り出しができるように、ガイド部材４３の先端部側が供給装置側よりも未架橋ゴムの流れ方向で下流側に位置するよう、ガイド部材４３を斜めに設けることが好ましい。
【００２７】
補強繊維体２の供給に関しては、ガイド部材４３に補強繊維体２を挿通する前の段階で、補強繊維体２を構成する繊維の表面に未架橋ゴム材料をまぶしたり、繊維体に接着性を高める物質を含浸させたりすることが好ましく、そうすることで、補強繊維体２を管壁１の内部により強固に接着一体化することができる。特に、補強繊維体２が、複数本の繊維がより糸状にされた繊維体である場合には、繊維同士の間に未架橋ゴムや接着剤が入り込むようにしてやると、特に接着一体化の効果を高めることができる。
【００２８】
架橋装置５は、押出ヘッド４から押出された未架橋ゴムチューブを連続的に架橋して架橋ゴムチューブとする装置である。未架橋ゴムチューブは架橋装置５のトンネル状の加熱空間を通る間に加熱されて架橋される。加熱の条件（雰囲気、温度、時間、加熱パターンなど）は、使用するゴム材料に応じて、適宜定められる。
【００２９】
また、架橋装置５よりも装置下流側に設けられた引張り装置７により、架橋済みのゴムチューブＡの外表面を引張るようにして、ゴムチューブの未架橋の部分や、補強繊維体２に張力を加えるようにすることが、より好ましい。引張り装置７は、例えばゴムチューブＡの外表面に駆動力をかけ得る様に構成された複数のゴムローラの組により構成される。特に補強繊維体２に張力を与えることにより、補強繊維体２がガイド部材４３の先端部から直線状にチューブ管壁内に埋設され、チューブの長手方向と平行にたるみなく補強繊維体２を埋設一体化することができる。また、補強繊維体２に張力が与えられていれば、ダイ４１の内部空間における未架橋ゴムの流れによって補強繊維体２の配設位置が狙いの位置からずれてしまうことが抑制され、ゴムホースの品質をより高めることができる。
【００３０】
以上説明した製造装置及び製造方法により、図１に示したような、チューブの長手方向に沿うように補強繊維体が埋設されたゴムチューブが連続的に製造できる。本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下に示すような種々の改変を加えて実施することができる。なお以下の説明においては、主に上記説明と相違する部分を中心に述べるが、他の部分については、上記実施形態と同様にすればよい。
【００３１】
上記実施形態においては、ガイド部材４３が中空針状であるものについて説明したが、ガイド部材４３は、その他の形状であっても良い。例えば、ガイド部材が略Ｕ字状断面を有する棒状の部材であって、そのＵ字の部分に補強繊維体２を入れるようにしても良い。ガイド部材が略Ｕ字状断面を有する部材である場合には、補強繊維体２が所定の位置に確実に配置されるよう、Ｕ字断面の開いた側を未架橋ゴムの流れの上流側に向けてガイド部材を取り付ければよい。なお、ガイド部材を中空針状とすれば、補強繊維体２がガイド部材４３から外れたりすることがなく、確実にガイド部材４３の先端に補強繊維体を誘導することができ、補強繊維体２のゴムチューブ管壁１への配設を正確かつ確実なものとできるため、より好ましい。
【００３２】
また、ガイド部材４３は、その先端部の管壁１の厚み方向の位置を調整可能なようにダイ４１に取り付けることが好ましく、そのようにすれば、ダイ４１やマンドレル４２を作り直すことなく、容易に管壁内の補強繊維体の埋設位置（厚み方向）を調節、あるいは作り分けできるので、高品質のゴムチューブが効率的に製造できる。
【００３３】
また、上記実施形態では、ダイ４１にガイド部材４３、４３が固定されている例を示したが、例えばダイ４１の押出先端部がマンドレル軸周りに回転可能になるよう、ダイを分割して構成し、その回転可能な部分にガイド部材４３、４３や補強繊維体供給装置を固定するようにしても良い。このような構成とすれば、チューブの押し出しを行いながら、ガイド部材が設けられたダイの分割部分を回転させることによって、補強繊維体２、２が螺旋状に埋設されたようなゴムチューブを得ることができる。また、回転可能なダイの部分を２列設けて、互いに逆回転するようにすれば、補強繊維体２、２が網目状に埋設されたゴムチューブを得ることもできる。
【００３４】
また、上記実施形態においては、ゴムチューブが単一材料からなる単層ゴムチューブである実施形態について説明したが、ゴムチューブが複数の層が積層されたゴムチューブであっても、各層のゴム材料を共押出して複層の未架橋ゴムチューブを得る工程で、同様のガイド部材により補強繊維体を管壁内に誘導するようにすれば同様の効果が得られる。
【００３５】
また、上記説明においては、ゴムチューブの管壁１と補強繊維体２とが接着一体化される実施形態を中心に説明したが、接着一体化する必要がない場合には、補強繊維体２を管壁１内に非接着あるいは遊挿状態で埋設一体化しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明によれば、管壁内に補強繊維体を埋設一体化したゴムチューブであって、補強繊維体の埋設位置の精度が高く高品質なゴムチューブが得られる。また、本発明によれば、そのようなゴムチューブを製造するために、１つのチューブ押出工程を経るだけでゴムチューブ内に補強繊維体を埋設完了でき、製造効率が高い。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明により製造されるゴムチューブの構造を示す図である。
【図２】本発明のゴムチューブ製造方法の押出工程と架橋工程を示す模式図である。
【図３】本発明のゴムチューブ製造方法における押出ヘッドの構造を示す断面図である。
【図４】従来のゴムチューブ製造方法における押出ヘッドの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
Ａ      ゴムチューブ
１          管壁
２          補強繊維体
３１    押出機
４      押出ヘッド
４１        ダイ
４２        マンドレル
４３        ガイド部材
５      架橋装置
６１    供給ボビン
６２    供給ローラ
７      引張り装置
【図１】
2010131754.tif 000003
【図２】
2010131754.tif 000004
【図３】
2010131754.tif 000005
【図４】
2010131754.tif 000006