(57)【要約】【課題】  本発明は、無端状ゴム製品の製造装置及び製造方法を提供する。【解決手段】  無端状ゴム製品の製造装置は、無端状ゴム製品の製品形状に形成されたキャビティ８０と、ゲート部７０と、未架橋のゴム組成物３０を配置する仕込み部４０と、仕込み部４０に開口した開口部４３と、仕込み部４０に配置されたゴム組成物３０を押圧するプランジャー５０と、を有する。ゲート部７０は、キャビティ８０の内周面または外周面に沿って形成され、ゲート部７０と開口部４３とは連通し、ゲート部７０と開口部４３との隣接距離は０ｍｍ以上、１０ｍｍ以下である。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端状ゴム製品を製造する製造装置であって、
前記無端状ゴム製品の製品形状に形成されたキャビティと、
前記キャビティに開口したゲート部と、
未架橋のゴム組成物を配置する仕込み部と、
前記仕込み部に開口した開口部と、
前記仕込み部に配置されたゴム組成物を押圧するプランジャーと、
を有し、
前記ゲート部は、前記キャビティの内周面または外周面に沿って形成され、
前記ゲート部と前記開口部とは連通し、
前記ゲート部と前記開口部との隣接距離は０ｍｍ以上、１０ｍｍ以下である、無端状ゴム製品の製造装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記隣接距離は、０ｍｍ以上、１ｍｍ以下である、無端状ゴム製品の製造装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記キャビティは、第１の金型に形成された第１のキャビティ面と、第２の金型に形成された第２のキャビティ面と、を含み、
前記ゲート部は、前記第１の金型と前記第２の金型との対向する部分に形成された、無端状ゴム製品の製造装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、
前記ゲート部、前記連通路及び前記仕込み部は、前記キャビティの内周側に形成され、
前記ゲート部は、前記キャビティの内周面に連続して形成された１つの開口である、無端状ゴム製品の製造装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、
前記未架橋のゴム組成物は、含フッ素エラストマーに平均直径が０．４ｎｍ〜２３０ｎｍのカーボンナノファイバーを均一に混合した炭素繊維複合材料であって、ムーニー粘度（ＭＬ１＋１０１２１℃）の中心値が８０〜１６５である、無端状ゴム製品の製造装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項において、
前記未架橋のゴム組成物は、前記キャビティ内でパーオキサイド架橋される、無端状ゴム製品の製造装置。
【請求項７】
未架橋のゴム組成物を仕込み部に配置し、
前記仕込み部に配置されたゴム組成物をプランジャーで押圧して、前記仕込み部からキャビティにゴム組成物を注入して無端状ゴム製品を製造する方法であって、
未架橋のゴム組成物は、前記プランジャーで押圧されて、前記仕込み部の外周面に沿って開口して形成された開口部を通って、前記キャビティの内周面に沿って開口して形成されたゲート部から前記キャビティへ注入され、
前記ゲート部と前記開口部との隣接距離は０ｍｍ以上、１０ｍｍ以下である、無端状ゴム製品の製造方法。
【請求項８】
請求項７において、
前記隣接距離は、０ｍｍ以上、１ｍｍ以下である、無端状ゴム製品の製造方法。
【請求項９】
請求項７または８において、
前記未架橋のゴム組成物は、含フッ素エラストマーに平均直径が０．４ｎｍ〜２３０ｎｍのカーボンナノファイバーを均一に混合した炭素繊維複合材料であって、ムーニー粘度（ＭＬ１＋１０１２１℃）の中心値が８０〜１６５である、無端状ゴム製品の製造方法。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれか１項において、
前記未架橋のゴム組成物は、前記キャビティ内でパーオキサイド架橋される、無端状ゴム製品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無端状ゴム製品の製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エラストマー中においてカーボンナノファイバーを解繊し、かつ、均一に分散させた炭素繊維複合材料が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。このような炭素繊維複合材料は、高剛性でありながら柔軟性を有し、さらに各種のカーボンナノファイバーの特別な配合により、耐熱性、耐薬品性、耐久性などに優れた性能を有するゴム組成物である。
【０００３】
しかしながら、カーボンナノファイバーを配合した炭素繊維複合材料は、未架橋体において高粘度であり、流動性に劣るため、コンプレッション成形法によって無端状ゴム製品を製造している。
【０００４】
図１０〜図１２は、従来のコンプレッション成形法を説明する製造装置１０１の縦断面を示す模式図である。
【０００５】
まず、図１０に示すように、下型である第１の金型１１０と上型である第２の金型１２０を型開した状態で、無端状ゴム製品に近い形状に打ち抜いた未架橋のゴム組成物１３０を第１のキャビティ面１１２と第２のキャビティ面１２２との間に配置する。未架橋のゴム組成物１３０は、例えばロールでシート状に分出しした炭素繊維複合材料であるゴム生地を上下に貫通する貫通孔を有する無端状に打ち抜き、または切り出して無端状ゴム製品に近い形状を有している。
【０００６】
次に、図１１に示すように、第１の金型１１０に対して第２の金型１２０を移動して型閉すると、未架橋のゴム組成物１３０はコンプレッション成形されて第１及び第２のキャビティ１１２，１２２によって形成されたキャビティ内を満たし、無端状ゴム製品１３２を成形する。この状態で所定時間保持しながら図示しない加熱手段によって第１、第２の金型１１０，１２０を加熱することによってゴム組成物を架橋する。なお、型閉した状態で第１の金型１１０の第１の合わせ面１１４は第２の金型１２０の第２の合わせ面１２４と接触している。
【０００７】
そして、図１２に示すように、第１の金型１１０から離れるように第２の金型１２０を移動して型開し、無端状ゴム製品１３２を金型から取り出す。この従来例で示す無端状ゴム製品１３２は、貫通孔１３８を有し、縦断面がＸ字状のＸリングである。この従来例の無端状ゴム製品１３２は、下方の外周端部１３４と上方の内周端部１３６とが金型の合わせ面に接して成形される。
【０００８】
このようなコンプレッション成形法によれば、高粘度で流動性に劣る炭素繊維複合材料を用いて無端状ゴム製品を製造することができるが、例えば複雑な形状を有した製品の製造は困難であり、また例えば原料である炭素繊維複合材料はロールでシート状に分出しされた状態で異方性がほぼそのまま無端状ゴム製品にも現れるという問題があった。
【０００９】
炭素繊維複合材料は、解繊されたカーボンナノファイバーを均一に分散することによって、カーボンナノファイバーがエラストマーを囲うことによってできる微細補強構造（セルレーション）を内部に多数形成している。炭素繊維複合材料中のセルレーションは、従来のカーボンブラックでは得られない特別な性能をゴム組成物に与えることができるが、
セルレーションがシート状に分出しされる際にセルレーション構造のまま所定方向に配向することによって、分出しされた炭素繊維複合材料の補強構造に異方性が現れる傾向がある。このような炭素繊維複合材料中における異方性は、製品、例えばＸリングの一部に例えば引張強度の弱い部分が形成されることになる。
【００１０】
そこで、無端状ゴム製品が複雑な形状であっても製造可能であり、しかも分出しされたゴム組成物の生地における補強構造の異方性を低減させるために、一般的なゴムの成型加工装置であるトランスファー成形法で加工することが考えられる。しかしながら、炭素繊維複合材料のように高粘度で流動性に劣る未架橋のゴム組成物は、ポットからランナーを通って金型のキャビティまで流動させることが困難であり、トランスファー成形法を採用することは難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００９／１２５５０３号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ２０１１／０７７５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、炭素繊維複合材料のような高粘度で流動性に劣る未架橋のゴム組成物を用いた場合でもゴム組成物をキャビティに注入することができる無端状ゴム製品の製造装置及び製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明にかかる無端状ゴム製品の製造装置は、
無端状ゴム製品を製造する製造装置であって、
前記無端状ゴム製品の製品形状に形成されたキャビティと、
前記キャビティに開口したゲート部と、
未架橋のゴム組成物を配置する仕込み部と、
前記仕込み部に開口した開口部と、
前記仕込み部に配置されたゴム組成物を押圧するプランジャーと、
を有し、
前記ゲート部は、前記キャビティの内周面または外周面に沿って形成され、
前記ゲート部と前記開口部とは連通し、
前記ゲート部と前記開口部との隣接距離は０ｍｍ以上、１０ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１４】
本発明にかかる無端状ゴム製品の製造装置によれば、開口部からゲート部までの隣接距離が短いので、高粘度で流動性に劣る未架橋のゴム組成物であっても仕込み部で押圧された未架橋のゴム組成物をキャビティへ注入することができる。また、本発明にかかる無端状ゴム製品の製造装置によれば、開口部からゲート部までの隣接距離が短いので、高粘度で流動性に劣る未架橋のゴム組成物であっても複雑な形状の製品を製造することができる。特に、高粘度で架橋速度の速いゴム組成物の製造に有用である。さらに、本発明にかかる無端状ゴム製品の製造装置によれば、未架橋のゴム組成物が炭素繊維複合材料であっても、仕込み部からキャビティへ注入する際にセルレーションの配向を減少し、セルレーションの配向による補強構造の異方性を低減することができる。
【００１５】
本発明にかかる無端状ゴム製品の製造装置において、
前記隣接距離は、０ｍｍ以上、１ｍｍ以下であることができる。
【００１６】
本発明にかかる無端状ゴム製品の製造装置において、
前記キャビティは、第１の金型に形成された第１のキャビティ面と、第２の金型に形成された第２のキャビティ面と、を含み、
前記ゲート部は、前記第１の金型と前記第２の金型との対向する部分に形成されることができる。
【００１７】
本発明にかかる無端状ゴム製品の製造装置において、
前記ゲート部、前記連通路及び前記仕込み部は、前記キャビティの内周側に形成され、
前記ゲート部は、前記キャビティの内周面に連続して形成された１つの開口であることができる。
【００１８】
本発明にかかる無端状ゴム製品の製造装置において、
前記未架橋のゴム組成物は、含フッ素エラストマーに平均直径が０．４ｎｍ〜２３０ｎｍのカーボンナノファイバーを均一に混合した炭素繊維複合材料であって、ムーニー粘度（ＭＬ１＋１０１２１℃）の中心値が８０〜１６５であることができる。
【００１９】
本発明にかかる無端状ゴム製品の製造装置において、
前記未架橋のゴム組成物は、前記キャビティ内でパーオキサイド架橋されることができる。
【００２０】
本発明にかかる無端状ゴム製品の製造方法は、
未架橋のゴム組成物を仕込み部に配置し、
前記仕込み部に配置されたゴム組成物をプランジャーで押圧して、前記仕込み部からキャビティにゴム組成物を注入して無端状ゴム製品を製造する方法であって、
未架橋のゴム組成物は、前記プランジャーで押圧されて、前記仕込み部の外周面に沿って開口して形成された開口部を通り、前記キャビティの内周面に沿って開口して形成されたゲート部から前記キャビティへ注入され、
前記ゲート部と前記開口部との隣接距離は０ｍｍ以上、１０ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００２１】
本発明にかかる無端状ゴム製品の製造方法によれば、開口部からゲート部までの隣接距離が短いので、高粘度で流動性に劣る未架橋のゴム組成物であっても仕込み部で押圧された未架橋のゴム組成物をキャビティへ注入することができる。また、本発明にかかる無端状ゴム製品の製造方法によれば、開口部からゲート部までの隣接距離が短いので、高粘度で流動性に劣る未架橋のゴム組成物であっても複雑な形状の製品を製造することができる。さらに、本発明にかかる無端状ゴム製品の製造方法によれば、未架橋のゴム組成物が炭素繊維複合材料であっても、仕込み部からキャビティへ注入する際にセルレーションの配向を減少し、セルレーションの配向による補強構造の異方性を低減することができる。
【００２２】
本発明にかかる無端状ゴム製品の製造方法において、
前記隣接距離は、０ｍｍ以上、１ｍｍ以下であることができる。
【００２３】
本発明にかかる無端状ゴム製品の製造方法において、
前記未架橋のゴム組成物は、含フッ素エラストマーに平均直径が０．４ｎｍ〜２３０ｎｍのカーボンナノファイバーを均一に混合した炭素繊維複合材料であって、ムーニー粘度（ＭＬ１＋１０１２１℃）の中心値が８０〜１６５であることができる。
【００２４】
本発明にかかる無端状ゴム製品の製造方法において、
前記未架橋のゴム組成物は、前記キャビティ内でパーオキサイド架橋されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１の実施の形態に係る無端状ゴム製品の製造装置の概略縦断面図である。
【図２】第１の実施の形態に係る無端状ゴム製品の製造装置の概略縦断面図である。
【図３】第１の実施の形態に係る無端状ゴム製品の製造装置の概略縦断面図である。
【図４】第１の実施の形態に係る無端状ゴム製品の製造装置の概略縦断面図及び無端状ゴム製品の概略斜視図である。
【図５】図２におけるＡ−Ａ断面図である。
【図６】図２における部分拡大縦断面図である。
【図７】第２の実施の形態に係る無端状ゴム製品の製造装置の概略縦断面図である。
【図８】第２の実施の形態に係る無端状ゴム製品の製造装置の概略縦断面図である。
【図９】図８におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図１０】従来のコンプレッション成形装置の概略縦断面図である。
【図１１】従来のコンプレッション成形装置の概略縦断面図である。
【図１２】従来のコンプレッション成形装置の概略縦断面図及び無端状ゴム製品の概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２７】
本実施の形態にかかる無端状ゴム製品の製造装置は、無端状ゴム製品を製造する製造装置であって、前記無端状ゴム製品の製品形状に形成されたキャビティと、前記キャビティに開口したゲート部と、未架橋のゴム組成物を配置する仕込み部と、前記仕込み部に開口した開口部と、前記仕込み部に配置されたゴム組成物を押圧するプランジャーと、を有し、前記ゲート部は、前記キャビティの内周面または外周面に沿って形成され、前記ゲート部と前記開口部とは連通し、前記ゲート部と前記開口部との隣接距離は０ｍｍ以上、１０ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００２８】
本発明にかかる無端状ゴム製品の製造方法は、未架橋のゴム組成物を仕込み部に配置し、前記仕込み部に配置されたゴム組成物をプランジャーで押圧して、前記仕込み部からキャビティにゴム組成物を注入して無端状ゴム製品を製造する方法であって、未架橋のゴム組成物は、前記プランジャーで押圧されて、前記仕込み部の外周面に沿って開口して形成された開口部を通り、前記キャビティの内周面に沿って開口して形成されたゲート部から前記キャビティへ注入され、前記ゲート部と前記開口部との隣接距離は０ｍｍ以上、１０ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００２９】
１．第１の実施の形態
図１〜図３は、第１の実施の形態に係る無端状ゴム製品の製造装置の概略縦断面図である。図４は、第１の実施の形態に係る無端状ゴム製品の製造装置の概略縦断面図及び無端状ゴム製品の概略斜視図である。図５は、図２におけるＡ−Ａ断面図である。図６は、図２における部分拡大縦断面図である。
【００３０】
図１に示す無端状ゴム製品の製造装置１は、図４に示す無端状ゴム製品３２を製造する製造装置である。無端状ゴム製品３２は縦断面がＸ字状に形成されたいわゆるＸリングであって、中央に貫通孔３８を有する無端状のゴム製リングである。無端状ゴム製品の製造装置１は、いわゆる下型である第１の金型１０と、第１の金型１０の上方にあって第１の金型１０に対し昇降移動可能に配置されたいわゆる上型である第２の金型２０と、を有することができる。
【００３１】
第１の金型１０の上面には第１のキャビティ面１２が環状に掘り込まれて形成されてい
る。第１のキャビティ面１２の外側には第２の金型２０が重ねあわされる第１の合わせ面１４が形成され、第１のキャビティ面１２の内側中央には仕込み部４０の載置面４２が形成されている。載置面４２には未架橋のゴム組成物３０が配置されている。未架橋のゴム組成物３０については、後述する。
【００３２】
第２の金型２０の下面には第２のキャビティ面２２が第１のキャビティ面１２に対向して環状に掘り込まれて形成されている。第２のキャビティ面２２の外側には第１の金型１０が重ねあわされる第２の合わせ面２４が形成され、第２のキャビティ面２２の内側中央には第２の金型２０の上下に貫通する環状の貫通孔を形成する外周壁４４が形成されている。外周壁４４は、第２の金型２０に対して進退駆動可能なプランジャー５０を受け入れることができる。
【００３３】
図２に示すように、第１の金型１０と第２の金型２０とが型閉じすると無端状ゴム製品３２の製品形状に形成されたキャビティ８０と、キャビティ８０に開口したゲート部７０と、未架橋のゴム組成物３０を配置する仕込み部４０と、が形成される。キャビティ８０は、第１のキャビティ面１２と、第２のキャビティ面２２と、を含むことができる。ゲート部７０は、第１の金型１０と第２の金型２０との対向する部分に形成されることができる。キャビティ８０は、縦断面がＸ字状であって、仕込み部４０の周囲を一周する環状の空洞である。
【００３４】
仕込み部４０は、載置面４２と、載置面４２の上方に円筒状に形成された外周壁４４とによって形成される。仕込み部４０は、キャビティ８０側に開口した開口部４３を有する。載置面４２は、第１の金型１０の上面に形成された外形が円形の平坦面であり、その外周が開口部４３の下面を構成する。外周壁４４は、載置面４２から開口部４３の高さを隔てた位置から上方へ延びる横断面円形の壁面で構成される。
【００３５】
プランジャー５０は、仕込み部４０の上方にあって載置面４２に未架橋のゴム組成物３０が配置されることを許容する。プランジャー５０は、第２の金型２０とは別体に形成され、第１の金型１０と第２の金型２０とが型閉じして仕込み部４０が形成された後、ゴム組成物３０に対し下降することができる。プランジャー５０の下面には、仕込み部４０に配置されたゴム組成物３０を押圧する平面状の押圧部５２を有する。プランジャー５０は、押圧部５２が載置面４２に当接するまで下降可能である。押圧部５２は、ゴム組成物３０に対しプランジャー５０を進退駆動することによってゴム組成物３０を押圧してキャビティ８０へ注入することができる。
【００３６】
外周壁４４の下端と載置面４２が形成された第１の金型１０の上面との間には隙間があり、仕込み部４０からキャビティ８０へ連通する連通路６０が形成される。連通路６０は、仕込み部４０に開口する開口部４３とキャビティ８０に開口するゲート部７０とを連通する。
【００３７】
ゲート部７０、連通路６０、開口部４３及び仕込み部４０は、キャビティ８０の内周側に形成され、ゲート部７０は、キャビティ８０の内周面に連続して形成された１つの開口であることができる。一般に、「ゲート」は流路の一部を含む開口を意味することがあるが、ここではゲート部７０は連通路６０を含まない開口のみを意味する。ゲート部７０をこのように形成することによって、仕込み部４０からキャビティ８０へ放射状にゴム組成物を注入することができ、全体に均質な無端状ゴム製品３２を製造することができる。
【００３８】
ここで、図６を用いて、開口部４３、連通路６０及びゲート部７０の構造について詳述する。図６は、図２の左側の開口部４３、連通路６０及びゲート部７０を拡大して示した断面図である。キャビティ８０の下部の外周端部８４で第１のキャビティ面１２と第２の
キャビティ面２２とが合わさって形成され、キャビティ８０の上部の内周端部８２において第１のキャビティ面１２と第２のキャビティ面２２とが対向する隙間にゲート部７０が開口して形成されている。したがって、ゲート部７０は、キャビティ８０の内周面（内周端部８２）に沿って環状に形成されている。
【００３９】
開口部４３は、仕込み部４０の外周壁４４の下端と載置面４２との間の隙間に開口して形成されている。開口部４３は、仕込み部４０の外周に沿った連続した開口であって、ゲート部７０に対向して環状に形成されている。
【００４０】
連通路６０は、載置面４２と同じ高さに連続して形成された第１の連通路形成面６２と、外周壁４４の下端からキャビティ８０の上部の内周端部８２（すなわち開口部４３の上端部からゲート部７０の上端部）へ延びる第２の連通路形成面６４との間に形成される。連通路６０は、第１の連通路形成面６２と第２の連通路形成面６４との間隔である高さＨと、外周壁４４からゲート部７０までの距離、すなわちゲート部７０と開口部４３との隣接距離Ｌと、を有している。連通路６０におけるゲート部７０と開口部４３との隣接距離Ｌは、０ｍｍ以上、１０ｍｍ以下であり、さらに、０ｍｍ以上、５ｍｍ以下であることができ、特に、０ｍｍ以上、１ｍｍ以下であることができる。
【００４１】
隣接距離Ｌが０ｍｍであるとき、連通路６０は実質的に存在せず、開口部４３とゲート部７０は同じ開口である。すなわち、仕込み部４０の開口部４３がキャビティ８０に直接開口することを意味する。隣接距離Ｌは、製品形状や金型の材質などにも寄るが、０ｍｍであることを妨げない。
【００４２】
このように開口部４３からゲート部７０までの隣接距離Ｌが短いので、高粘度で流動性に劣るような未架橋のゴム組成物、例えば炭素繊維複合材料であっても仕込み部４０で押圧された未架橋のゴム組成物３０をキャビティ８０へ注入することができる。また、このように隣接距離Ｌが短いので、高粘度で流動性に劣る未架橋のゴム組成物３０であっても複雑な形状の製品を製造することができる。さらに、隣接距離Ｌが短いので、未架橋のゴム組成物が例えば炭素繊維複合材料であっても、仕込み部４０からキャビティ８０へ注入する際に層流となることなく乱流のままキャビティ８０内へ注入するので、セルレーションの配向を減少し、セルレーションの配向による補強構造の異方性を低減することができる。セルレーションの配向による補強構造の異方性を低減する機構については、後述する。
【００４３】
図２に示す状態から図３に示す状態にプランジャー５０をゴム組成物３０に対して前進すると、ゴム組成物３０はプランジャー５０の先端の押圧部５２によって押圧されて仕込み部４０の開口部４３から連通路６０を通り、ゲート部７０からキャビティ８０内へ注入され、キャビティ８０を満たす。図示しない加熱装置によって、第１の金型１０及び第２の金型２０は所定温度に加熱することができる。キャビティ８０に注入されたゴム組成物３０は、所定時間加熱保持することで架橋して無端状ゴム製品３２に成形される。
【００４４】
図４に示すように、第１の金型１０と第２の金型２０を型開し、製造装置１から無端状ゴム製品３２を取り出すことができる。無端状ゴム製品３２の外周端部３４にはパーティングラインが形成され、内周端部３６には連通路６０内に残ったバリが形成される。連通路６０の途中に鋭角な部分を設けるなどの態様で一般的に用いられている食い切り部を形成することができる。食い切り部を形成することで内周端部３６のバリを容易に取り除くことができる。
【００４５】
連通路６０の高さＨは、開口部４３及びゲート部７０の高さと同一であることができる。連通路６０の高さＨは、例えば、キャビティ８０の高さより低くすることができる。ま
た、連通路６０の高さＨは、例えば、０．０１ｍｍ以上、２ｍｍ以下であることができ、さらに０．０５ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下であることができ、特に０．０５ｍｍ以上、０．１ｍｍ以下であることができる。連通路６０の高さＨは、製品の容量に影響されるものであるが、０．０１ｍｍ〜２ｍｍの間で設定することができる。
【００４６】
このような製造装置を用いることによって、これまでコンプレッション成形しかできなかったゴム組成物の成形加工、またはコンプレッション成形では難しかった複雑な形状の製品の成形加工であっても対応することが可能となる。このようなゴム組成物の成形加工としては、例えば、高粘度のゴム組成物の成形加工、架橋速度の速いゴム組成物の成形加工、及び製品の特性に異方性を生ずるゴム組成物の成形加工のうち少なくとも１つ以上の成形加工であることができる。
【００４７】
高粘度のゴム組成物は、例えば、成形加工時のキャビティの温度におけるムーニー粘度（ＭＬ１＋１０１２１℃）の中心値が８０以上であるものを挙げることができ、さらに、８０〜１６５であることができる。ゴム組成物のムーニー粘度は、成形加工時の温度における架橋剤を含まないゴム組成物のムーニー粘度を測定することによって、成形加工時の粘度を仮想的に測定することができる。
【００４８】
ゴム組成物の架橋は、公知の架橋剤を用いて行うことができる。例えば、パーオキサイド架橋、ポリアミン架橋、ポリオール架橋などを挙げることができる。
【００４９】
架橋速度の速いゴム組成物としては、成形加工の温度条件や架橋剤の配合量などにも影響されるが、例えば、パーオキサイド架橋によるゴム組成物を挙げることができる。パーオキサイド架橋は、公知の有機過酸化物を適量配合し、その有機過酸化物の架橋が促進される適温にキャビティを加熱することで行うことができる。有機過酸化物としては、例えばジクミルパーオキサイド、ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼン、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン等があげられる。
【００５０】
製品の特性に異方性を生ずるゴム組成物は、例えば、繊維状の補強剤が配合された複合材料を挙げることができ、特にカーボンナノファイバーのようなナノサイズの繊維を補強材として用いた複合材料であることができる。
【００５１】
未架橋のゴム組成物３０は、エラストマーにカーボンナノファイバーを均一に混合した炭素繊維複合材料であることができる。カーボンナノファイバーを均一に混合した炭素繊維複合材料は、未架橋であっても粘性が高く流動しにくい。
【００５２】
例えば、未架橋のゴム組成物は、含フッ素エラストマーに平均直径が０．４ｎｍ〜２３０ｎｍのカーボンナノファイバーを均一に混合した炭素繊維複合材料であって、ムーニー粘度（ＭＬ１＋１０１２１℃）の中心値が８０〜１６５であることができる。また、未架橋のゴム組成物は、キャビティ８０内でパーオキサイド架橋されることができる。含フッ素エラストマーは、一般に高粘度で成形しにくく、特にパーオキサイド架橋する場合には架橋速度が速いため素早く成形加工することが要求される。しかも、カーボンナノファイバーを均一に混合した炭素繊維複合材料は、カーボンブラックで補強したゴム組成物に比べてさらに高粘度であり、カーボンナノファイバーによるセルレーションが配向することによる製品における補強特性の異方性を低減することが求められる。本実施の形態にかかる製造装置１によれば、このような炭素繊維複合材料の要求に応えて成形加工することができる。
【００５３】
含フッ素エラストマーとしては、分子中にフッ素原子を含む合成ゴムであり、フッ素ゴムとも呼ばれ、２元系または３元系の含フッ素エラストマーを用いることができる。３元
系の含フッ素エラストマーは、例えば、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）−ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）−テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）３元共重合体（ＶＤＦ−ＨＦＰ−ＴＦＥ）、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）−パーフルオロ（メチルビニルエーテル）（ＦＭＶＥ）−テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）３元共重合体（ＶＤＦ−ＨＦＰ−ＴＦＥ）などが挙げられる。含フッ素エラストマーの架橋剤として架橋速度の速い公知の有機過酸化物を用いて、パーオキサイド架橋することができる。パーオキサイド架橋は、架橋速度が速いためスコーチになりやすい。
【００５４】
炭素繊維複合材料に用いるエラストマーとしては、含フッ素エラストマーに限らず、例えば、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）やエチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）などを挙げることができる。
【００５５】
カーボンナノファイバーは、平均直径（繊維径）が０．４ｎｍ〜２３０ｎｍであることができ、平均直径（繊維径）が９ｎｍ〜１１０ｎｍであることができ、特に９ｎｍ〜２０ｎｍまたは６０ｎｍ〜１１０ｎｍであることができる。平均直径（繊維径）が０．４ｎｍ〜２３０ｎｍであるカーボンナノファイバーを用いることで、エラストマーを補強することができる。カーボンナノファイバーは、炭素六角網面のグラファイトの１枚面（グラフェンシート）を巻いて筒状にした形状を有するいわゆる多層カーボンナノチューブ（ＭＷＮＴ：マルチウォールカーボンナノチューブ）であり、平均直径が１０ｎｍ〜２０ｎｍのカーボンナノファイバーとしては、例えばバイエルマテリアルサイエンス社のバイチューブ（Ｂａｙｔｕｂｅｓ）Ｃ１５０Ｐ及びＣ７０Ｐ並びにナノシル（Ｎａｎｏｃｙｌ）社のＮＣ−７０００などを挙げることができ、平均直径が６０ｎｍ〜１１０ｎｍのカーボンナノファイバーとしては、例えば保土谷化学工業社のＮＴ−７などを挙げることができる。また、部分的にカーボンナノチューブの構造を有する炭素材料も使用することができる。なお、カーボンナノチューブという名称の他にグラファイトフィブリルナノチューブ、気相成長炭素繊維といった名称で称されることもある。
【００５６】
炭素繊維複合材料中において、カーボンナノファイバーが解繊され、均一に分散することによって、カーボンナノファイバーが３次元に張り巡らされた網目構造によってエラストマーを囲むように微小セル構造、すなわちセルレーションが形成される。これまでの研究結果から１つのセルの最大径はおおよそカーボンナノファイバーの平均直径の２倍〜１０倍程度になることが判っている。
【００５７】
カーボンナノファイバーの平均直径及び平均長さは、走査型電子顕微鏡による例えば５，０００倍の撮像（カーボンナノファイバーのサイズによって適宜倍率は変更できる）から２００箇所以上の直径及び長さを計測し、その算術平均値として計算して得ることができる。
【００５８】
炭素繊維複合材料におけるカーボンナノファイバーの配合量は、所望の特性に応じて適宜配合することができ、例えばエラストマー１００質量部に対してカーボンナノファイバー５質量部以上１００質量部以下を配合することができる。また、炭素繊維複合材料には、カーボンナノファイバー以外にゴム組成物に一般に用いられている補強用充填材として例えばシリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化亜鉛などの金属酸化物、カーボンブラックなどを用いることができる。ここで、「質量部」は、特に指定しない限り「ｐｈｒ」を示し、「ｐｈｒ」は、ｐａｒｔｓ  ｐｅｒ  ｈｕｎｄｒｅｄ  ｏｆ  ｒｅｓｉｎ  ｏｒ
ｒｕｂｂｅｒの省略形であって、ゴム等に対する添加剤等の外掛百分率を表すものである。
【００５９】
第１の実施の形態にかかる無端状ゴム製品の製造方法は、未架橋のゴム組成物３０を仕込み部４０に配置し、仕込み部４０に配置されたゴム組成物３０を押圧部５２で押圧して
、仕込み部４０からキャビティ８０にゴム組成物を注入して無端状ゴム製品３２を製造する。未架橋のゴム組成物３０は、仕込み部４０の外周面に沿って開口した開口部４３からキャビティ８０の内周面に沿って開口して形成されたゲート部７０へ連通路６０を通って注入され、連通路６０におけるゲート部７０と開口部４３との隣接距離Ｌは、０ｍｍ以上、１０ｍｍ以下である。押圧動作は、プランジャー５０をゴム組成物３０に対して前進させることで行うことができる。
【００６０】
図５は、図２におけるＡ−Ａ断面を模式的に示す図である。図の中央には、仕込み部４０に配置した横断面長方形の未架橋のゴム組成物３０があり、仕込み部４０の外周に環状の開口部４３と、開口部４３の外側に環状の連通路６０と、さらのその外側に環状のゲート部７０及びキャビティ８０がある。ゴム組成物３０の中に示した矢印Ｘは、ロールからシート状に分出しした方向である。実際には、分出しした方向が一方向にならないようにシートを直交する方向に複数枚重ねて分出しするため、このように一方向にはならないが、わかりやすく説明するためにここでは一方向のみを示した。炭素繊維複合材料の内部では矢印Ｘの方向にセルレーションが配向し、矢印Ｘに沿った方向と矢印Ｘと交差する方向とでは例えば引張強さが異なる性質を有している。
【００６１】
図５に示すように、隣接距離Ｌは、ゲート部７０の円の中心Ｐを通る仮想線Ｑ（図では一点鎖線で示した）上における連通路６０の幅であることができ、すなわち、その仮想線Ｑ上におけるゲート部７０と開口部４３との距離であることができる。
【００６２】
プランジャー５０によって押圧されたゴム組成物３０は、開口部４３に向かって放射状に広がり、連通路６０を通ってゲート部７０からキャビティ８０に矢印Ｖで示すように放射状に注入される。このように放射状にキャビティ８０に注入されることによって、炭素繊維複合材料中のセルレーションは、その放射状の流動によって向きを変え、さらに、狭いゲート部７０から広いキャビティ８０へ注入される際に上下方向へも複雑に流動することによって矢印Ｘ以外の様々な方向に向きを変えることができる。そのため、分出ししたときのセルレーションの配向による補強構造の異方性を低減することができる。
【００６３】
２．第２の実施の形態
図７及び図８は、第２の実施の形態に係る無端状ゴム製品の製造装置の概略縦断面図である。図９は、図８におけるＢ−Ｂ断面図である。
【００６４】
図７に示すように、第２の実施の形態に係る無端状ゴム製品３２ｂの製造装置１ｂは、キャビティ８０ｂの内側に配置された無端状の未架橋のゴム組成物３０ｂに合わせてプランジャー５０ｂが環状に形成されている点で第１の実施の形態に係る無端状ゴム製品の製造装置１と異なる。また、無端状ゴム製品３２ｂは、縦断面が円形のいわゆるＯリングである。第１の実施の形態と同様の構成については説明を省略する。なお、第２の実施の形態に係る無端状ゴム製品３２ｂの製造装置１ｂにおける隣接距離Ｌ及び連通路６０ｂの高さＨは、第１の実施の形態と同様であるので説明は省略する。
【００６５】
図９に示すように、キャビティ８０ｂは無端状ゴム製品３２ｂの形状に合わせて環状に形成され、その内側に連通路６０ｂを介して環状の仕込み部４０ｂが形成されている。仕込み部４０ｂには無端状の未架橋のゴム組成物３０ｂが配置されている。なお、ゴム組成物３０ｂは、無端状ではなく、例えば１本または複数本のゴム組成物を環状に並べて配置してもよい。
【００６６】
第２の金型２０ｂに形成された仕込み部４０ｂの内周壁４６ｂ及び外周壁４４ｂは、プランジャー５０ｂがゴム組成物３０ｂに対して進退駆動することを許容する。外周壁４４ｂと第２のキャビティ面２２ｂとの間には、第１の実施の形態と同様に連通路６０ｂとゲ
ート部７０ｂが形成されている。
【００６７】
図８に示すように、仕込み部４０ｂの形状に合わせて環状に形成されたプランジャー５０ｂが下降して、ゴム組成物３０ｂを押圧し、載置面４２ｂに当接するまで下降する。
【００６８】
第２の実施の形態のように製造装置１ｂを構成することによって、無端状ゴム製品３２ｂの内径が比較的大きな製品であっても製造することができる。
【００６９】
上記のように、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。したがって、このような変形例はすべて、本発明の範囲に含まれるものとする。
【００７０】
例えば、第１及び第２の実施の形態においては、仕込み部４０，４０ｂ、ゲート部７０，７０ｂ、及び連通路６０，６０ｂは、無端状ゴム製品３２，３２ｂの内側に形成されたが、これに限らず、無端状ゴム製品３２，３２ｂの外側に形成することができる。すなわち、ゲート部は、キャビティ８０，８０ｂの外周面に沿って形成することができ、開口部はキャビティ８０，８０ｂの外側に環状に形成された仕込み部の内周面に沿って形成することができる。さらに、ゲート部は、仕込み部の配置によって、例えばキャビティ８０，８０ｂの上方または下方に開口するように形成されることができる。また、第１の実施の形態では載置面４２の中央にゴム組成物３０を配置したが、例えば第２の実施の形態のように無端状の未架橋のゴム組成物３０ｂとすることができる。無端状ゴム製品は、Ｘリング、Ｏリングに限らず、縦断面形状がＤ字状のＤリング、Ｔ字状のＴリング、Ｕ字状のＵパッキン、Ｖ字状のＶパッキンなどの形状であることができる。
【実施例】
【００７１】
以下、本発明の実施例について述べるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００７２】
ロール径が６インチのオープンロール（ロール温度１０〜２０℃）に、１００質量部（ｐｈｒ）の３元系の含フッ素エラストマーを投入して、ロールに巻き付かせた。
【００７３】
次に、１５質量部（ｐｈｒ）のカーボンナノファイバーの他、補強材としてのカーボンブラック、架橋剤としてのＴＡＩＣ及びパーオキサイド、及び加工助剤等の配合剤をエラストマーに投入した。このとき、ロール間隙を１．５ｍｍとした。
【００７４】
配合剤を投入し終わったら、配合剤を含む混合物をロールから取り出し、ロール間隙を１．５ｍｍから０．３ｍｍと狭くして、混合物を投入して薄通しをした。このとき、２本のロールの表面速度比を１．１とした。薄通しは繰り返し１０回行った。
【００７５】
ロールを所定の間隙（３．５ｍｍ）にセットして、薄通しした複合材料を列理と反列理交互に重ね合わせて投入し、シート状に分出しして炭素繊維複合材料の未架橋のゴム組成物を得た。
【００７６】
この未架橋のゴム組成物を円形に打ち抜いて、図９及び図１０に示すような第２の実施の形態に係る製造装置１ｂのキャビティ８０ｂの内側に配置した。第２の金型２０ｂを第１の金型１０ｂに対して型閉じして１６０℃、１０分間プレス成形（キュア）した後、さらに２３０℃、４時間ポストキュアして、実施例１としてＡＳ５６８Ｂ−２２３のＯリング形状の無端状ゴム製品を得た。このとき、隣接距離Ｌは５ｍｍであり、連通路６０ｂの高さＨは０．０５ｍｍであった。ゲート７０ｂはＯリング形状のキャビティ８０ｂの内周面に沿って全周に形成されていた。
【００７７】
また、実施例１と同じ未架橋のゴム組成物を無端状ゴム製品に近い形状に打ち抜き、図１０に示すような従来のコンプレッション成形装置（キャビティはＸリング形状ではなく、実施例１と同じＯリング形状）に配置して、第２の金型１２０を第１の金型１１０に対して型閉じして１６０℃、１０分間プレス成形（キュア）した後、さらに２３０℃、４時間ポストキュアして、比較例１としてＡＳ５６８Ｂ−２２３のＯリング形状の無端状ゴム製品を得た。
【００７８】
なお、カーボンナノファイバーは実測平均直径６８ｎｍの多層カーボンナノチューブであり、含フッ素エラストマーはムーニー粘度ＭＬ１＋１０  １２１℃（中心値）６５の３元系ＦＫＭであり、未架橋のゴム組成物はムーニー粘度ＭＬ１＋１０  １２１℃（中心値）１４０の炭素繊維複合材料であった。
【００７９】
（２）基本特性試験
実施例１及び比較例１の複数のＯリングについて、国際ゴム硬度（ＩＲＨＤ）試験に基づいてゴム硬度（Ｈｓ）を測定した。
【００８０】
また、実施例１及び比較例１の複数のＯリングについて、ＡＳＴＭ  Ｄ１４１４試験に準拠して引張試験を行い、室温における、引張強さ（ＴＳ（ＭＰａ））、破断伸び（Ｅｂ（％））、５０％変形時の応力（σ５０（ＭＰａ））を測定し、各平均値を求めた。測定結果は、表１に示した。
【００８１】
【表１】
2014069387.tif 000003
【００８２】
表１の結果から、実施例１の方が比較例１よりも引張強さと５０％変形時の応力（σ５０（ＭＰａ））に優れていた。
【符号の説明】
【００８３】
１，１ｂ  無端状ゴム製品の製造装置、１０，１０ｂ  第１の金型、１２，１２ｂ  第１のキャビティ面、１４，１４ｂ  第１の合わせ面、２０，２０ｂ  第２の金型、２２，２２ｂ  第２のキャビティ面、２４，２４ｂ  第２の合わせ面、３０，３０ｂ  未架橋のゴム組成物、３２，３２ｂ  無端状ゴム製品、３４  外周端部、３６  内周端部、３８  貫通孔、４０，４０ｂ  仕込み部、４２，４２ｂ  載置面、４３，４３ｂ  開口部、４４，４４ｂ  外周壁、４６ｂ  内周壁、５０，５０ｂ  プランジャー、５２，５２ｂ  押圧部、６０，６０ｂ  連通路、６２  第１の連通路形成面、６４  第２の連通路形成面、７０，７０ｂ  ゲート部、８０，８０ｂ  キャビティ、８２  キャビティ内周端部、８４  キャビティ外周端部、Ｌ  隣接距離、Ｈ  連通路の高さ、Ｘ  矢印、Ｖ  矢印
【図１】
2014069387.tif 000004
【図２】
2014069387.tif 000005
【図３】
2014069387.tif 000006
【図４】
2014069387.tif 000007
【図５】
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【図６】
2014069387.tif 000009
【図７】
2014069387.tif 000010
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2014069387.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
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