(57)【要約】【課題】外観が円錐台形状のゴム製筒体の全体又は外面ゴム層を形成する材料として好適に使用可能な複合ゴムテープを提供するとともに、係る複合ゴムテープを用いたゴム製筒体の製造方法を提供する。【解決手段】未加硫ゴムと短繊維１とを混合して得られる複合ゴムを、押出装置２に形成されたスリット状の押出口６から押し出すことによって、長さ方向Ａに短繊維１が配向した複合ゴムテープ３を製造する方法であって、前記押出口６が円弧状のスリット形状とされ、押出口６から押し出された複合ゴムテープ３をさらに長さ方向Ａに引張ることにより、複合ゴムテープ３の厚みの変化を抑制しつつ、テープ幅を変化させるようにする。【選択図】図４
2008100455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
未加硫ゴムと短繊維とを混合して得られる複合ゴムを、押出装置に形成されたスリット状の押出口から押し出すことによって、長さ方向に短繊維が配向した複合ゴムテープを製造する方法であって、前記押出口が円弧状のスリット形状とされ、押出口から押し出された複合ゴムテープをさらに長さ方向に引張ることにより、複合ゴムテープの厚みの変化を抑制しつつ、テープ幅を変化させることを特徴とする複合ゴムテープの製造方法。
【請求項２】
前記複合ゴムテープが引出手段によって引き出され、前記押出装置から押し出される複合ゴムテープの押出速度よりも、引出手段によって引き出される複合ゴムテープの引出速度が大きくなるように設定され、引出速度と押出速度との差が大きくなるほど、複合ゴムテープの幅が狭くなることを特徴とする請求項１記載の複合ゴムテープの製造方法。
【請求項３】
前記引出手段は、外周面に複合ゴムテープを巻きつけるロールであり、ロールの回転周速度を前記引出速度として制御することで、複合ゴムテープの幅を調整することを特徴とする請求項２記載の複合ゴムテープの製造方法。
【請求項４】
前記短繊維は、平均繊維径が１μｍ〜２０μｍで、平均繊維長さが３ｍｍ〜２０ｍｍであり、複合ゴムは、未加硫ゴム１００重量部に対して前記短繊維を０．５重量部〜５重量部混合したものである請求項１〜３のいずれかに記載の複合ゴムテープの製造方法。
【請求項５】
未加硫ゴムと短繊維とを混合して得られる複合ゴムを、押出装置に形成されたスリット状の押出口から複合ゴムテープとして押し出しつつ、これを円錐台形状のマンドレル外周面に巻きつける際に、マンドレルを回転させながら、押出装置とマンドレルとをマンドレルの軸方向に相対的に移動させることによって、マンドレル外周面に複合ゴムテープを螺旋状に巻きつけ、得られた複合ゴム層を加硫するゴム製筒体の製造方法であって、押出口の形状を円弧状のスリット形状とし、押出口から押し出される複合ゴムテープの押出速度よりも、複合ゴムテープを巻きつけるマンドレル外周面における回転周速度が大きくなるように設定し、かつ複合ゴムテープの巻きつけ位置がマンドレル大径部から小径部に移動するにしたがって、マンドレルの回転周速度が徐々に大きくなるようにするとともに、押出装置とマンドレルとの相対的な移動速度を徐々に遅くなるようにしたことを特徴とするゴム製筒体の製造方法。
【請求項６】
前記複合ゴムテープは、隣接するテープ側面同士を突き合わせながらマンドレル外周面に巻きつけることを特徴とする請求項５記載のゴム製筒体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長さ方向に短繊維が配向した複合ゴムテープの製造方法に関し、特に厚みがほぼ一定でテープ幅を調整可能な複合ゴムテープの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、スクイーズ式ポンプのポンピングチューブ等のゴム製筒体においては耐摩耗性が要求される。耐磨耗性を向上させたゴム製筒体としては、ポンピングチューブの外面ゴム層をゴムと短繊維とを混合した複合ゴムから構成したものが知られている（特許文献１）。このゴム製筒体は、短繊維が外面ゴム層の摩耗を抑制するという利点を有している。
【０００３】
円筒状のゴム製筒体の外面ゴム層を上記複合ゴムで構成をするには、長手方向に短繊維が配列したシートを外面ゴム層を形成する前のポンピングチューブ本体に巻きつけたり、特許文献２に示すように、クロスヘッド方式の押出機から押し出した複合ゴムをチューブ本体に塗布する方法が知られている。
【０００４】
ところで、ポンピングチューブ等のゴム製筒体としては、外観が円筒形状のもの以外に円錐台形状のものも一般的に使用されている。円錐台形状のゴム製筒体において、外面ゴム層を形成する前の筒状本体にゴムシートを巻きつけて外面ゴム層を形成する方法ではシワが発生したり、厚みが不均一になってゴム製筒体の耐磨耗性等の特性が場所によってバラつくといった問題が生じていた。また、クロスヘッド方式の押出機は円筒形状のものにしか適用することができないといった問題が生じていた。
【０００５】
円錐台形状の筒状本体の表面にシワが発生することなく、外面ゴム層を形成するには、特許文献３に記載されているように、テーパ状の短冊にカットしたゴムシートを用い、これを筒状本体に螺旋状に巻きつけることも考えられる。
【特許文献１】実開平４−８４７８０号公報
【特許文献２】特開２０００−２９７５３３号公報
【特許文献３】特開平１１−５８５４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、テーパ状の短冊にカットしたゴムシートを用いる方法では、いったん複合ゴムをシート状に加工した後、このゴムシートをカットし、さらにカットしたゴムシートをマンドレルに螺旋状に巻きつけるという複数の工程が必要となり、煩雑で量産に不向きであるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明では、外観が円錐台形状のゴム製筒体の外面ゴム層を形成する材料として好適に使用可能な、厚みの変動が少なく、テープ幅を変化させることができる複合ゴムテープを提供するとともに、係る複合ゴムテープを用いた、外形が円錐台形状のゴム製筒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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、未加硫ゴムと短繊維とを混合して得られる複合ゴムを、押出装置に形成されたスリット状の押出口から押し出すことによって、長さ方向に短繊維が配向した複合ゴムテープを製造する方法であって、前記押出口が円弧状のスリット形状とされ、押出口から押し出された複合ゴムテープをさらに長さ方向に引張ることにより、複合ゴムテープの厚みの変化を抑制しつつ、テープ幅を変化させることを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、複合ゴムテープの引張り力（引出速度）を変化させることにより、複合ゴムテープの厚みの変化を抑制しつつ、テープ幅を変化させることが可能となる。すなわち、短繊維が配合されていない未加硫ゴムにおいては、押出口から押し出された直後の軟化状態のゴムテープを長さ方向に引張った場合、テープが伸びてテープ幅方向及び厚み方向とも薄くなる。ところが、未加硫ゴムに短繊維を混合した複合ゴムテープでは、押出口から押し出す際に、長さ方向に短繊維が配向するため、複合ゴムテープを長さ方向と幅方向とに同じ力で引張った場合、前者の伸びは後者の延びに比べて１／３程度と少なくなる。
【００１０】
したがって、複合ゴムテープの長さ方向に引張り力が加わった場合、テープが長さ方向に伸びるのではなく、テープの幅が狭くなることで複合ゴムの不足を補うようになる。具体的には、押出口から押し出された直後の複合ゴムテープは幅方向に円弧状となっているが、テープ長さ方向に引張られることにより、テープ厚みはほぼ一定のまま、円弧状が徐々に直線に近づいていく。すなわち、複合ゴムテープを引張る力（引出速度）が大きくなるほど、複合ゴムテープの幅が狭くなる。
【００１１】
以上説明したように、本発明の複合テープの製造方法によれば、テープ厚みを変化させることなくテープ幅を調節することが可能となるため、テープの長さ方向に徐々にテープ幅が狭くなるテーパ状のテープを容易に作製することができる。したがって、外面ゴム層を形成する前の筒状本体に外面ゴム層を形成する場合、外形が円錐台形状である筒状本体に対して筒状本体の大径部側から小径部にかけて徐々にテープ幅が狭くなるように形成した複合ゴムテープを螺旋状に巻きつければよい。
【００１２】
これにより、筒状本体の外周にシワが発生することなく複合ゴムテープを巻きつけることが可能となる。したがって、加硫後のゴム製筒体として、外面ゴム層に短繊維を含むことから耐磨耗性に優れ、かつ表面が平滑で特性のバラツキが少ないものを得ることができる。
【００１３】
複合ゴムテープの幅を調節する具体的な方法としては、引出手段を用いて複合ゴムテープを長さ方向に引き出し、押出装置から押し出される複合ゴムテープの押出速度よりも、引出手段によって引き出される複合ゴムテープの引出速度が大きくなるように設定する。
【００１４】
そして、引出速度と押出速度との差、すなわち、複合ゴムテープを引張る力が大きくなるほど、テープ幅は円弧状スリットの両端を結ぶ弦の長さに近づいて狭くなり、逆に引出速度と押出速度との差（複合ゴムテープを引張る力）が小さくなるほど、テープ幅は円弧の長さに近づいて広くなる。
【００１５】
引出手段としては、外周面に複合ゴムテープを巻きつけるロールを用い、ロールの回転周速度を前記引出速度として制御することで、複合ゴムテープの幅を調整することができる。これにより、ロール外周面に一定の間隔でテープ幅が増減するテーパ状の複合ゴムテープを連続的に製造して巻きつけることが可能となる。これにより、複合ゴムテープの保管が容易になる。実際に複合ゴムテープを使用する際には、ロールから必要な分だけ引き出せばよい。
【００１６】
複合ゴムテープは、上述したように、いったん製造したものを保管しておいてもよいが、製造と同時にゴム製筒体の材料として使用することも可能である。すなわち、本発明では、未加硫ゴムと短繊維とを混合して得られる複合ゴムを、押出装置に形成されたスリット状の押出口から複合ゴムテープとして押し出しつつ、これを円錐台形状のマンドレル外周面に巻きつける際に、マンドレルを回転させながら、押出装置とマンドレルとをマンドレルの軸方向に相対的に移動させることによって、マンドレル外周面に複合ゴムテープを螺旋状に巻きつけ、得られた複合ゴム層を加硫するゴム製筒体の製造方法であって、押出口の形状を円弧状のスリット形状とし、押出口から押し出される複合ゴムテープの押出速度よりも、複合ゴムテープを巻きつけるマンドレル外周面における回転周速度が大きくなるように設定し、かつ複合ゴムテープの巻きつけ位置がマンドレル大径部から小径部に移動するにしたがって、マンドレルの回転周速度が徐々に大きくなるようにするとともに、押出装置とマンドレルとの相対的な移動速度を徐々に遅くなるようにした。
【００１７】
これにより、テープ幅を調節しつつ製造した複合ゴムテープをそのまま直接マンドレルに螺旋状に巻きつけてゴム製筒体の材料として使用することが可能となる。なお、複合ゴムテープは、テープ裏面がマンドレル外周面に接するようにして螺旋状に巻きつければよい。また、隣接するテープ側面同士を突き合わせて接触させながら、複合ゴムテープをマンドレル外周面に巻きつけることで、より均一な厚みの複合ゴム層を形成することができる。
【００１８】
複合ゴムテープをマンドレル外周面に螺旋状に巻きつけるにあたっては、複合ゴムテープをマンドレル外周面に直接巻きつけて複合ゴム層を形成し、複合ゴム層単体でゴム製筒体を構成することができる。
【００１９】
その他、予め外面ゴム層を形成する前の筒状本体をマンドレルの外周面に形成し、その表面に複合ゴムテープを巻きつけて複合ゴム層を形成し、これを外面ゴム層とすることも可能である。
【００２０】
本発明で用いられる短繊維としては、平均繊維径が１μｍ〜２０μｍで、平均繊維長さが３ｍｍ〜２０ｍｍであることが好ましい。また、複合ゴムは、未加硫ゴム１００重量部に対して前記短繊維を０．５重量部〜５重量部混合するのが好ましい。
【００２１】
短繊維の平均径及び平均長さは、適当数の任意の短繊維を直接顕微鏡観察して繊維径及び繊維長さを測定し、その平均値を算出して得ることができる。なお、最終製品であるゴム製筒体から短繊維の繊維径及び繊維長さを求めるには、ゴム製筒体の複合ゴム層を削いで（複合ゴム層は短繊維の配向方向に沿って削ぐことができる）、その試料表面を顕微鏡観察することで短繊維の配向方向及び長さが分かる。また、削ぎ出された試料を短繊維の配向方向に直交する方向に切断し、その切断面を観察することで短繊維の径が分かる。
【００２２】
本発明において使用される未加硫ゴムのベース配合としては特に限定は無く、従来からこの分野において公知の配合であればいずれも使用可能であり、例えば、耐摩耗性、耐水性、加工性において優れる天然ゴム（ＮＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）或いはＮＲとシス-1,4-ポリブタジエンゴム（ＢＲ）及び／又はＳＢＲとのブレンド配合組成物等を挙げることができる。
【００２３】
これらのベース配合に混入される短繊維の材質としては、タイヤ、ベルト等の補強用繊維として用いられる繊維素材である炭素繊維、芳香族ポリアミド繊維、ナイロン繊維及びポリエステル繊維等を例示することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明では、押出口を円弧状のスリット形状とし、押出口から押し出された複合ゴムテープをさらに長さ方向に引張ることにより、複合ゴムテープの厚みの変化を抑制しつつ、テープ幅を変化させるようにしたため、厚みが一定でテーパ状の複合ゴムテープを得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
［第１実施形態］
以下、図面を基に本発明の第１実施形態について説明する。図１及び図２は、本発明に係る複合ゴムテープの製造方法を示す図であり、図１は本発明に係る複合ゴムテープを製造する装置を示す概略図を、図２は図１における押出装置の押出ダイスの正面図及び押出ダイスから押し出される複合ゴムテープの断面図を、それぞれ示す。
【００２６】
本実施形態においては、先ず、図１に示すように、未加硫ゴムと短繊維１とを押出装置２で混練し、得られた混合ゴム３を押出ヘッド４に取り付けられた押出ダイス５の押出口６からテープ状に押し出す。
【００２７】
押出口６は、図２に示すように、円弧状のスリット形状に形成されている。複合ゴムテープ３中の短繊維１は、押出口６から押し出される際に、押出し方向、すなわち、テープ長さ方向Ａに配向する。押出口６から押し出された複合ゴムテープ３は、図１に示すように、引出手段である巻取ロール７に巻き取られる。
【００２８】
複合ゴムテープ３は、もともと押出装置から押出速度Ｓ１で押し出されるところ、本実施形態においては、さらに複合ゴムテープ３を長さ方向Ａに引張ることにより、テープ幅を調整するものである。すなわち、巻取ロール７の外周面における回転周速度をＳ２とすると、回転周速度Ｓ２が複合ゴムテープ３を引き出す速度となる。
【００２９】
この回転周速度Ｓ２を押出速度Ｓ１よりも大きくなるように設定することにより、複合ゴムテープ３は、引張り力（テンション）がかかった状態で巻取ロール７にスムーズに巻き取られる。Ｓ２−Ｓ１の差が小さいときは、複合ゴムテープ３のテープ幅は、押出口６の円弧の長さに近づく（Ｌ１）。そして、Ｓ２−Ｓ１の差が大きくなるほど、複合ゴムテープ３にかかる引張り力が大きくなり、複合ゴムテープ３のテープ幅は、押出口６の弦の長さに近づく（Ｌ２）。
【００３０】
このように、巻取ロール７の回転周速度Ｓ２を制御することで、複合ゴムテープ３のテープ幅を調整することが可能となる。巻取ロール７に複合ゴムテープ３を巻き取る場合、巻取ロール７の回転周速度Ｓ２を一定の周期で増減を繰り返すと、図３に示すように、テーパ状の複合ゴムテープ３が連続的に繋がったものが得られる。実際に使用する際には、複合ゴムテープ３ごとにそれぞれカットすればよい。
【００３１】
［第２実施形態］
図４は、本発明の第２実施形態を示す概略図である。本実施形態では、引取手段としてマンドレル８を用いて、押出口６から押し出された複合ゴムテープ３を引張りつつ、そのまま螺旋状に巻きつける点が特徴とされている。
【００３２】
図４に示すように、本実施形態においては、押出口６から押し出された複合ゴムテープ３がマンドレル８に巻きつけられるようになっている。マンドレル８の回転軸８ａには回転軸８ａを回転させる回転移動装置９が接続されており、この回転移動装置９自体がマンドレル８の軸方向Ｂに移動可能とされている。これにより、マンドレル８は、軸方向Ｂに回転しながら軸方向Ｂに移動可能とされている。なお、本実施形態では、マンドレル８を移動可能としているが、これに限らず、押出装置２をマンドレル軸方向Ｂと逆方向に移動可能としてもよい。
【００３３】
本実施形態においては、ゴム製筒体として内面及び外面ともに円錐台形状のポンピングチューブを製造する場合について説明する。ポンピングチューブは、内面ゴム層１０と、外面ゴム層１２と、両層の間に介在する補強層１１とから構成される。
【００３４】
マンドレル８は外形が円錐台形状に形成されており、この外周面に予め未加硫の内面ゴム層１０及び補強層１１とからなる筒状本体１３を形成しておく。筒状本体１３の表面に複合ゴムテープ３によって外面ゴム層１２を形成するには、先ず、複合ゴムテープ３をマンドレル８の大径部８ｂにセットする。このとき、複合ゴムテープ３は、マンドレル８の軸方向Ｂに対してテープ長さ方向Ａが傾斜した状態でセットする（本実施形態では５５度に傾斜した状態とする）。
【００３５】
次に、回転移動装置９によって、マンドレル８を回転させながら、軸方向Ｂに移動させる。このとき、複合ゴムテープ３の巻きつけ位置におけるマンドレル８の回転周速度Ｓ２は、複合ゴムテープ３の押出速度Ｓ１よりもやや大きくなるように設定する。
【００３６】
これにより、複合ゴムテープ３がテープ幅Ｌ１でマンドレル８に螺旋状にスムーズに巻きけられる。ただ、複合ゴムテープ３をマンドレル８に隙間なく傾斜角度を一定にして巻きつけるには、複合ゴムテープ３の巻きつけ位置がマンドレル８の小径部８ｃに移動していくにしたがって、複合ゴムテープ３のテープ幅を狭くすることが必要となる。
【００３７】
そこで、本実施形態では、複合ゴムテープ３の巻きつけ位置がマンドレル８の小径部８ｃに移動していくに従い、マンドレルの回転周速度Ｓ２を徐々に大きくするとともに、回転移動装置９の移動速度を徐々に遅くする。これにより、複合ゴムテープ３のテープ幅はＬ２に近づき、補強層１１の表面に隣接するテープ側面同士を突き合わせながら隙間なく複合ゴムテープ３を傾斜角度５５度一定で巻きつけることが可能となる。
【００３８】
このようにして得られた未加硫のポンピングチューブを加硫することにより、図５に示すように、表面が平滑でかつ特性のバラツキが少なく、耐磨耗性に優れたポンピングチューブ（ゴム製筒体１４）を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る複合ゴムテープの製造方法を実施するための装置の概略図
【図２】図１における押出装置の押出ダイスの正面図
【図３】複合ゴムテープが連続的に繋がった状態を示す平面図
【図４】本発明の第２実施形態を示す概略図
【図５】ゴム製筒体の断面図
【符号の説明】
【００４０】
１        短繊維
２        押出装置
３        混合ゴム
４        押出ヘッド
５        押出ダイス
６        押出口
７        巻取ロール
８        マンドレル
８ａ      回転軸
８ｂ      大径部
８ｃ      小径部
９        回転移動装置
１０        内面ゴム層
１１        補強層
１２        外面ゴム層
１３        筒状本体
１４        ゴム製筒体
【図１】
2008100455.tif 000003
【図２】
2008100455.tif 000004
【図３】
2008100455.tif 000005
【図４】
2008100455.tif 000006
【図５】
2008100455.tif 000007