(57)【要約】【課題】  短繊維を一定方向に配向させたゴムと短繊維を含まないゴムを積層し、スムーズに押出すことによって短繊維を含まないゴム表面の肌荒れ発生を阻止し、かつ製造工数を少なくして低コストで成形ができる二層ゴム成形体の製造方法を提供する。【解決手段】  短繊維含有ゴム１５を内周側に、短繊維を含有しない接着ゴム１６を外周側に積層した二層の筒状成形体１７を、入口１１から吐出口１２へ向かって徐々に径を拡張させた拡張ダイ５から押出成形する二層ゴム成形体の製造方法において、内ダイ１０と外ダイ１３で形成されるゴム通路８の断面積を吐出口１２で小さくして絞り込み、ゴム成形体を押出成形する。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
短繊維含有ゴムと短繊維を含有しない接着ゴムを積層した二層の筒状成形体を、入口から吐出口へ向かって徐々に径を拡張させた拡張ダイから押出成形する二層ゴム成形体の製造方法において、内ダイと外ダイで形成されるゴム通路の断面積を吐出口で小さくするように絞り込み、ゴム成形体を押出成形することを特徴とする二層ゴム成形体の製造方法。
【請求項２】
短繊維含有ゴムと短繊維を含有しない接着ゴムを積層した二層の筒状成形体を、入口から吐出口へ向かって徐々に径を拡張させた拡張ダイから押出成形する二層ゴム成形体の製造方法において、短繊維含有ゴムを混練して拡張ダイの入口から侵入させ、他方接着ゴムを混練して拡張ダイの入口から吐出口の間の位置で侵入させて外ダイに接する表面に滑剤を有する接着ゴムを短繊維含有ゴムの外周面に包囲し、ゴム通路の断面積を吐出口で小さくなるように絞り込みながらゴム成形体を押出成形することを特徴とする二層ゴム成形体の製造方法。
【請求項３】
滑剤を含めた接着ゴムを混練し拡張ダイの入口から吐出口の間の位置で侵入させ、短繊維含有ゴムの外周面に包囲した請求項２記載の二層ゴム成形体の製造方法。
【請求項４】
滑剤を含めた接着ゴムを、滑剤を含めた短繊維含有ゴムの外周面に包囲する請求項２記載の二層ゴム成形体の製造方法。
【請求項５】
滑剤を接着ゴムの侵入位置で侵入させて、接着ゴムの表面に付着させる請求項２記載の二層ゴム成形体の製造方法。
【請求項６】
滑剤が石鹸水である請求項２または３記載の二層ゴム成形体の製造方法。
【請求項７】
ゴム通路の断面積が吐出口付近で出口に向かって徐々に小さく絞った状態になっている請求項１または２記載の二層ゴム成形体の製造方法。
【請求項８】
吐出口近傍において、１〜１０度の絞り角度を有するゴム通路になっている請求項７記載の二層ゴム成形体の製造方法。
【請求項９】
短繊維含有ゴムを拡張ダイの入口から侵入させ、他方接着ゴムを拡張ダイの入口から吐出口の間の位置で侵入させて接着ゴムを短繊維含有ゴムの外周面に包囲した筒状成形体に押出成形する請求項１乃至８の何れかに記載の二層ゴム成形体の製造方法。
【請求項１０】
接着ゴムの侵入位置が拡張ダイの入口から吐出口の間にあり、該接着ゴムの侵入位置から吐出口へ至るまでゴム通路の幅が積層する接着ゴムの厚み分だけ大きくなっている請求項９記載の二層ゴム成形体の製造方法。
【請求項１１】
接着ゴムの侵入位置が拡張ダイの吐出口の近傍にある請求項１乃至１０の何れかに記載の二層ゴム成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は二層ゴム成形体の製造方法に係り、詳しくはスムーズに押出すことによって短繊維を含まないゴム表面における肌荒れ発生を阻止した二層ゴム成形体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、未加硫ゴム中に短繊維を一定方向へ配向させる方法としては、圧延シート作製工程のように、回転速度を変えた一対のカレンダーロールに短繊維入り未加硫ゴムを投入し、圧延されたゴムシート中の短繊維をシートの圧延方向に配向させ、そして成形するベルト幅に応じて切断していた。その後、カットした圧延シートを数枚重ね合わせて所定厚みに積層し、続いて巻付け工程のように短繊維が幅方向に配向した積層物を成形ドラムに巻き付けて伝動ベルトの作製に使用していた。
【０００３】
即ち、ＶリブドベルトやローエッジＶベルトの伝動ベルトの製造方法では、円筒状の成型ドラムの周面に１〜複数枚のカバー帆布と接着ゴム層とを巻き付けた後、この上にコードからなる心線を螺旋状にスピニングし、更に圧縮ゴム層を順次巻き付けて積層体を得た後、これを加硫してベルトスリーブにしていた。ここで使用する圧縮ゴム層は、上記圧延シートを３〜４枚重ね合わせた厚みのもので、シート幅方向に短繊維が配向したものを成型ドラムに巻き付けていた。
【０００４】
しかし、圧延シートは、厚みを薄くしなければ短繊維をシート圧延方向に充分に配向させることができないため、やむを得ずシートを重ねて所望の厚みとしていたことからベルト成形用シートを得るには多大の工数を要していた。
【０００５】
これを改善する方法として、例えば、拡張ダイを取付けた押出機を用い、短繊維を押出円筒体の円周方向に配向させるもので、中間空間に、入口空間の所定の流路幅から出口空間の所定の流路幅まで流路幅が変化する拡大空間部を設け、拡張ダイの出口空間の断面積を入口空間の断面積より所定量大きく形成し、さらに入口部分の流路幅が中間部分の流路幅よりも狭く、出口部分の流路幅が中間部分の流路幅以下に設定したものが、提案された。（例えば、特許文献１参照）
【０００６】
そして、更には、押出した短繊維を円周方向に配向させた円筒状エラストマーを軸方向に切開する切断装置と、切開されたエラストマーを平板状に展開する装置を設け、更に押出装置と切断装置との間に案内装置を設けて、ここから空気を吹出すようにして、円筒状エラストマーの円周方向への収縮を抑えながら冷却し、不均一な収縮に起因する短繊維の配向の乱れを阻止し、またシートの両端と中央との距離が等しくなるように展開機構の傾きを調節できるようにしてフレアの発生を阻止した製造装置が示されている。（例えば、特許文献２参照）
【特許文献１】特公平６−９８４７号公報
【特許文献２】特開平６−１０６６０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の拡張ダイを使用する方法でも粘着性の強いゴム材料を用いる場合には、特に外周層はダイ内周面との間に大きな摩擦力を発生してスムーズに流れないために、ゴム表面に肌荒れが発生した。このため、マトリクスであるゴムと繊維との密着性が悪く、また短繊維の配向性も悪く、現実には伝動ベルトの圧縮ゴム層に使用することは困難な場合もあった。
【０００８】
本発明は叙上の如き実状に鑑み、これに対処するもので、短繊維を一定方向に配向させたゴムと短繊維を含まないゴムを積層し、スムーズに押出すことによって短繊維を含まないゴム表面の肌荒れ発生を阻止し、かつ製造工数を少なくして低コストで成形ができる二層ゴム成形体の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】
【０００９】
即ち、本願請求項記載の発明は、短繊維含有ゴムを内周側に、短繊維を含有しない接着ゴムを外周側に積層した二層の筒状成形体を、入口から吐出口へ向かって徐々に径を拡張させた拡張ダイから押出成形する二層ゴム成形体の製造方法において、内ダイと外ダイで形成されるゴム通路の断面積を吐出口で小さくするように絞り込み、ゴム成形体を押出成形する二層ゴム成形体の製造方法にある。
【００１０】
また本願請求項記載の発明は、短繊維含有ゴムと短繊維を含有しない接着ゴムを積層した二層の筒状成形体を、入口から吐出口へ向かって徐々に径を拡張させた拡張ダイから押出成形する二層ゴム成形体の製造方法において、短繊維含有ゴムを混練して拡張ダイの入口から侵入させ、他方接着ゴムを混練して拡張ダイの入口から吐出口の間の位置で侵入させて外ダイに接する表面に滑剤を有する接着ゴムを短繊維含有ゴムの外周面に包囲し、ゴム通路の断面積を吐出口で小さくなるように絞り込みながらゴム成形体を押出成形する二層ゴム成形体の製造方法にある。
【００１１】
また本願請求項記載の発明は、滑剤を含めた接着ゴムを混練し拡張ダイの入口から吐出口の間の位置で侵入させて短繊維含有ゴムの外周面に包囲する場合、滑剤を含めた接着ゴムを滑剤を含めた短繊維含有ゴムの外周面に包囲する場合、滑剤を接着ゴムの侵入位置で侵入させて、接着ゴムの表面に付着させる場合、滑剤が石鹸水であることを含む。
【００１２】
また本願請求項記載の発明は、ゴム通路の断面積が吐出口付近で出口に向かって徐々に小さく、絞った状態になっている場合、吐出口近傍において１〜１０度の絞り角度を有するゴム通路になっている場合を含んでいる。
【００１３】
また本願請求項記載の発明は、短繊維含有ゴムを拡張ダイの入口から侵入させ、他方接着ゴムを拡張ダイの入口から吐出口の間の位置で侵入させて接着ゴムを短繊維含有ゴムの外周面に包囲した筒状成形体に押出成形する場合、接着ゴムの侵入位置が拡張ダイの入口から吐出口の間にあり、該接着ゴムの侵入位置から吐出口へ至るまでゴム通路の幅が積層する接着ゴムの厚み分だけ大きくなっている場合、そして接着ゴムの侵入位置が拡張ダイの吐出口の近傍にある場合を含んでいる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、短繊維含有ゴムを内周側に、短繊維を含有しない接着ゴムを外周側に積層した二層の筒状成形体の製造方法であって、ゴム通路の断面積を吐出口で小さくするように絞り込んだ状態で二層ゴム成形体に押出成形することで、接着ゴム表面における肌荒れ発生を阻止し、スムーズな押出を可能とする。この二層ゴムシートを伝動ベルトの圧縮ゴム用シートと接着ゴム用シートに使用すると、接着ゴム用シートの表面に多くの空気が介在しないために、心線との接着力が低下しなくなる。
【００１５】
更には、外ダイに接する表面に滑剤を有する接着ゴムを短繊維含有ゴムの外周面に包囲し、またゴム通路の断面積を吐出口で小さくするように絞り込んだ状態で二層ゴム成形体に押出成形することで、接着ゴム表面における肌荒れ発生を阻止し、スムーズな押出を可能にする。
【００１６】
また、短繊維含有ゴムを拡張ダイの入口から侵入させ、他方接着ゴムを拡張ダイの入口から吐出口の間の位置で侵入させて接着ゴムを短繊維含有ゴムの外周面に包囲した筒状成形体に押出成形することにより、接着ゴムの厚みをより均一に押出すことができる。更に、接着ゴムの侵入位置を拡張ダイの吐出口の近傍にすることで、ゴム成形体をシートに切断したとき、シートの波打ち現象を抑制し、品質の良い二層ゴムシートを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照し、本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１に示す二層ゴム成形体の製造装置１では、シリンダー３ａ内の押出スクリュー４ａの回転により短繊維含有ゴム１５を混練する第一押出機２ａと、シリンダー３ｂ内の押出スクリュー４ｂの回転により短繊維を含有しない接着ゴム１６を混練する第二押出機２ｂが、それぞれ押出したゴムを拡張ダイ５の背部に設けられたゴム通路８へ導入する。
【００１９】
即ち、シリンダー３ａ内の押出スクリュー４ａの回転により短繊維含有ゴム１５を混練する第一押出機２ａは、ゴムを拡張ダイ５の入口１１から吐出口１２へ押出す。一方、短繊維を含有しない接着ゴム１６を混練する第二押出機２ｂは第一押出機２ａと交差した状態で配置され、混練した接着ゴム１６は円周方向に配したゴム溜め部３５からゴム通路３６を経由して拡張ダイ５の入口１１から吐出口１２の間の位置Ｐで円筒状に侵入する。
【００２０】
上記侵入位置Ｐでは、ゴム通路８に明確な段差が設けられ、侵入位置Ｐから吐出口１２へ至るまでのゴム通路８の幅が積層する接着ゴム１６の厚み分だけ大きく、接着ゴム１６のゴム通路８への侵入抵抗を低下させて短繊維含有ゴム１５の外周面に包囲しやすくし、そして接着ゴム１６の厚みを均一にしている。上記侵入位置Ｐは、入口１１から吐出口１２の間であれば問題ないが、好ましくは吐出口１２近傍とすることが好ましい。
【００２１】
拡張ダイ５は吐出口１２付近に向って径を徐々に拡張させて円錐形とした内ダイ１０を外ダイ１３に収容し、内ダイ１０と外ダイ１３の間に所定厚みの間隙を設けている。内ダイ１０に装着固定した円錐状の分流体２７は、ゴムの流れを３６０度へ均一に分流して、内ダイ１０と外ダイ１３間のゴム通路８へ押出すようになっている。
【００２２】
短繊維混入ゴム１５は吐出口１２へ向って徐々に大きな円周方向への引き伸ばしを受ける。短繊維は円周方向に配向し、そして接着ゴム１６を外層に包囲した筒状成形体１７が押出成形される。押出された直後の筒状成形体１７は、切断手段１９によって押出し方向に沿って切開されながら二層ゴムシートになる。上記短繊維混入ゴム１５の厚みは１．５〜１０ｍｍで、接着ゴム１６の厚みは０．１〜１．０ｍｍである。
【００２３】
このように、図１に示す装置１は、先に押出した短繊維含有ゴム１５の外周面に接着ゴム１６を被覆したものを、拡張ダイ５の入口１１から同時に押出しして筒状成形体１７に成形するものであるが、短繊維含有ゴム１５を拡張ダイ５の入口１１から侵入させ、他方接着ゴム１６を拡張ダイ５の入口１１から吐出口１２の間の位置Ｐで侵入させて接着ゴム１６を短繊維含有ゴム１５の外周面に包囲した筒状成形体１７に押出成形することもできる。
【００２４】
この場合、混練して押出成形した短繊維含有ゴム１５と接着ゴム１６のうち少なくとも接着ゴム１６の表面（外ダイに接する表面）に滑剤を存在させることもできる。これによって接着ゴム表面の肌荒れ発生を阻止しスムーズな押出を可能にする。具体的には、滑剤を表面に付着させた接着ゴム１６を第二押出機２ｂによって混練した後に押出成形して接着ゴム１６の外ダイに接する表面に滑剤を存在させる方法、滑剤を表面に付着させた短繊維含有ゴム１５を第一押出機２ａで混練した後に押出成形したものに、滑剤を表面に付着させた接着ゴム１６を第二押出機２ｂによって混練した後に押出成形したものを包囲する方法、そして滑剤を接着ゴム１６の侵入位置Ｐで侵入させて接着ゴム１６の外ダイに接する表面に付着させる方法がある。
【００２５】
ここで使用する滑剤として、炭化水素系、脂肪酸系、脂肪酸アミド系、エステル系、アルコール系、アルカリ石鹸系、金属石鹸酸等を挙げることができる。尚、滑剤は接着ゴム１６や短繊維含有ゴム１５に含有されるために、ゴムの引張り、伸び、引き裂き強度、硬度等の物性の影響や滑剤の付着作業性を考慮すると、例えばヤシ油脂肪酸カリ石鹸のようなアルカリ石鹸水が好ましい。
【００２６】
本実施例では、図２に示すように、内ダイ１０と外ダイ１３で形成されるゴム通路８の断面積は、吐出口１２で小さくなるように絞り込まれている。即ち、吐出口１２近傍においては、ゴム通路８の断面積が吐出口１２で小さくなるように、テーパー状のゴム通路８になり、これにより接着ゴム表面における肌荒れ発生を阻止し、スムーズな押出が可能になる。この絞り角度αは１〜１０度、好ましくは２〜６度であり、１度未満になると、絞り効果が小さくなって肌荒れが発生し、一方１０度を越えると絞り過ぎになり、スムーズな押出が出来なく、また正確な厚みの二層ゴム成形体に成形できなくなる。ゴム通路８の絞り領域Ｌは特に限定しない。
【実施例２】
【００２７】
図３に示す装置１では、シリンダー３ａと拡張ダイ５の間にギアポンプ４０が介在し、第一押出機２ａにおいてシリンダー３ａ内の押出スクリュー４ａの回転により混練された短繊維含有ゴム１５は、噛み合い回転する駆動ギア４１と従動ギア４２の間を通って、強制的に拡張ダイ５に送り込まれて入口１１から吐出口１２へ押出される。一方、短繊維を含有しない接着ゴム１６を混練する第二押出機２ｂが第一押出機２ａと交差する状態で配置され、接着ゴム１６を円周方向に配したゴム溜め部３５からゴム通路３６を経由して拡張ダイ５の吐出口１２近傍の位置Ｐで円筒状に侵入させる。
【００２８】
侵入位置Ｐは、入口１１から吐出口１２の間であれば問題はないが、詳しくは図４に示すように、吐出口１２の近傍、具体的にはダイの拡張が終了する位置から吐出口１２までの間に侵入位置Ｐを配置させると、厚みのばらつきが少ないゴムシートが得られる。
本発明者が知見するところでは、短繊維含有ゴムは接着ゴムと比較して硬いため、積層状態で拡張しながら押出しすると接着ゴム層が短繊維含有ゴム層の影響を受けて、シートにしたときに波打ちが発生しやすい。しかし侵入位置Ｐを吐出口１２近傍することで、接着ゴム層が短繊維含有ゴム層の影響を受ける距離が短くなり、波打ちが発生し難いといった特徴がある。
【００２９】
そして、この実施例でも実施例１と同様に混練して押出成形した短繊維含有ゴム１５と接着ゴム１６のうち少なくとも接着ゴム１６には、前記の滑剤が含有されている。これによって接着ゴム表面の肌荒れ発生を阻止し、スムーズな押出を可能にしている。
【００３０】
また、図４に示すように、吐出口１２近傍においては、ゴム通路８の断面積が吐出口１２で小さくなるように、テーパー状のゴム通路８になり、接着ゴム表面における肌荒れ発生を阻止し、スムーズな押出を可能にしている。この絞り角度αは、前述の通り１〜１０度、好ましくは２〜６度であり、１度未満になると、絞り効果が小さくなって肌荒れが発生し、一方１０度を越えると絞り過ぎになり、スムーズな押出が出来なく、また正確な厚みの二層ゴム成形体に成形できなくなる。ゴム通路８の絞り領域Ｌは特に限定しない。
【００３１】
尚、シリンダー３ａと拡張ダイ５の間にギアポンプ４０を介在させる必要はない。
【００３２】
上記短繊維含有ゴム１５のゴムは、天然ゴム、ブチルゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレンゴム、アルキル化クロロスルファン化ポリエチレン、水素化ニトリルゴム、水素化ニトリルゴムと不飽和カルボン酸金属塩との混合ポリマー、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ）やエチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）からなるエチレン−α−オレフィンエラストマー等のゴム材の単独、またはこれらの混合物が使用される。ジエンモノマーの例としては、ジシクロペンタジエン、メチレンノルボルネン、エチリデンノルボルネン、１，４−ヘキサジエン、シクロオクタジエンなどがあげられる。
【００３３】
上記ゴムには、アラミド繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、綿等の繊維からなり繊維の長さは繊維の種類によって異なるが１〜１０ｍｍ程度の短繊維が用いられ、例えばアラミド繊維であると３〜７ｍｍ程度、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、綿であると５〜１０ｍｍ程度のものが用いられる。その添加量はゴム１００質量部に対して１０〜４０質量部である。更に、本発明のゴムには、軟化剤、カーボンブラックからなる補強剤、充填剤、老化防止剤、加硫促進剤、加硫剤等が添加される。
【００３４】
上記軟化剤としては、一般的なゴム用の可塑剤、例えばジブチルフタレート（ＤＢＰ）、ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）等のフタレート系、ジオクチルアジペート（ＤＯＡ）等のアジペート系、ジオクチルセバケート（ＤＯＳ）等のセバケート系、トリクレジルホスフェート等のホスフェートなど、あるいは一般的な石油系の軟化剤が含まれる。
【００３５】
本発明では、予めゴム少なくとも短繊維をオープンロール、混練機などによって荒練してマスターバッチを作製することができる。この方法では、オープンロールによってポリマー１００質量部に１０〜４０質量部の短繊維を投入して混練した後、混練したマスターバッチをいったん放出し、これを２０〜５０°Ｃまで冷却する。これはゴムのスコーチを防止するためである。
【００３６】
尚、短繊維とともに１〜１０質量部の軟化剤を投入することもできる。これによって短繊維とゴムのなじみが良くなり、ゴム中への分散が良くなるばかりか、短繊維自体が絡み合って綿状になるのを防ぐ効果がある。即ち、軟化剤が短繊維に浸透し、素繊維同士の絡み合いがほぐれるための潤滑剤としての役割をはたし、短繊維が綿状になるのを阻止し、かつ短繊維とゴムのなじみが良くなって短繊維の分散が良くなる。
【００３７】
一方、接着ゴム１６は短繊維含有ゴムで用いたゴムと同じである。上記エチレン−α−オレフィンエラストマーのゴム組成物を使用する場合には、硫黄により架橋できるものを使用する。そして、それ以外に必要に応じてカーボンブラック、シリカのような増強剤、炭酸カルシウム、タルクのような充填剤、可塑剤、安定剤、加工助剤、着色剤のような通常のゴム配合に用いるものが使用される。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
得られた二層ゴム成形体は、シートにしてＶリブドベルト、ダブルリブドベルト、ローエッジＶベルト等の伝動ベルトの圧縮ゴム層と接着ゴム層に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】二層ゴム成形体の製造装置の概略図である。
【図２】図１に示す吐出口付近の拡大断面図である。
【図３】他の実施例に係る二層ゴム成形体の製造装置の概略図である。
【図４】図３に示す吐出口付近の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
２ａ    第一押出機
２ｂ    第二押出機
５      拡張ダイ
８      ゴム通路
１０    内ダイ
１１    入口
１２    吐出口
１３    外ダイ
１５    短繊維含有ゴム
１６    接着ゴム
１７    筒状成形体
１９    切断手段
Ｐ      侵入位置
【図１】
2006021517.tif 000003
【図２】
2006021517.tif 000004
【図３】
2006021517.tif 000005
【図４】
2006021517.tif 000006