(57)【要約】【課題】樹脂またはゴムのチューブ押出し成形時に発生するチューブの偏肉厚を高精度で短時間に矯正可能である押出し成形金型を提供する。【解決手段】偏肉厚調整機構が設けられた、チューブの押出し成形金型であって、該偏肉厚調整機構は、偏肉厚矯正用ダイスと、該偏肉厚矯正用ダイスと接して配置されているスライドブロックと、該スライドブロックを押圧するダイス位置調整ネジと、を有し、該スライドブロックは、１次元方向にのみ移動することを特徴とする押出し成形金型。【選択図】図１
2008188907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏肉厚調整機構が設けられた、チューブの押出し成形金型であって、
該偏肉厚調整機構は、
偏肉厚矯正用ダイスと、
該偏肉厚矯正用ダイスと接して配置されているスライドブロックと、
該スライドブロックを押圧するダイス位置調整ネジと、
を有し、該スライドブロックは、１次元方向にのみ移動することを特徴とする押出し成形金型。
【請求項２】
前記スライドブロックおよびダイス位置調整ネジは、前記偏肉厚矯正用ダイスの周囲に、該偏肉厚矯正用ダイスの中心を原点として２次元上で直交するＸ方向およびＹ方向において、該原点を挟んでそれぞれの方向に１つづつ配置されていることを特徴とする請求項１に記載の押出し成形金型。
【請求項３】
前記スライドブロックは、直方体形状、または断面が円もしくは楕円形状を持つ軸体であることを特徴とする請求項１または２に記載の押出し成形金型。
【請求項４】
前記ダイス位置調整ネジは、細目ネジであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の押出し成形金型。
【請求項５】
前記偏肉厚矯正用ダイスの端部外周に設けられたフランジと該偏肉厚矯正用ダイスの外側面とが接する面と、前記スライドブロックと該偏肉厚矯正用ダイスとが接する面とは共に摩擦低減機構を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の押出し成形金型。
【請求項６】
前記摩擦低減機構は、ベアリング機構またはスライド機構であることを特徴とする請求項５に記載の押出し成形金型。
【請求項７】
前記偏肉厚矯正用ダイスの端部外周に設けられたフランジと該偏肉厚矯正用ダイスの外側面とが接する面、および前記スライドブロックと該偏肉厚矯正用ダイスとが接する面、の静止摩擦係数は、０．０５以上０．２以下の間であることを特徴とする請求項５または６に記載の押出し成形金型。
【請求項８】
前記ダイス位置調整ネジの横に該ダイス位置調整ネジに平行に、接触式または非接触式の変位測定センサが配置されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の押出し成形金型。
【請求項９】
押出し金型に注入されたコンパウンドを該金型から押出す工程、押出された該コンパウンドを冷却する工程、形成されたチューブを引取る工程、引取られた該チューブを切断する工程、からなるチューブの押出し成形方法であって、
該金型に設けられたダイス位置調整ネジを押し込むことによって、スライドブロックを介して偏肉厚矯正用ダイスを移動させることで、該チューブの肉厚は変更されることを特徴とする押出し成形方法。
【請求項１０】
請求項９の押出し成形方法によって成形されたことを特徴とするチューブ。
【請求項１１】
芯金と、該芯金外周に設けられた弾性層と、該弾性層の外周に設けられた表面層と、を有する導電性ゴムローラであって、
該表面層は、請求項１０に記載のチューブであることを特徴とする導電性ゴムローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チューブの押出し成形金型および成形方法に関する。特には、チューブの偏肉厚調整機構を有する押出し成形金型および成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、導電性ゴムローラ等に使用されるチューブ等の押出し成形は、まず押出し金型によりチューブが押出しされ、次に水冷サイジング工程、チューブ引取工程、チューブ切断工程、チューブ収納工程の順序でなされる（特許文献１）。
【０００３】
その際、チューブを金型より押出すときに、金型の外筒やマンドレル等の組み付け精度や、材料の流れ性による周方向の材料流れのムラ等により、チューブ内に膜厚の厚い部分と薄い部がある偏肉が発生する場合がある。また、金型からチューブが出てくる部分は、チューブの大きさ、膜厚等が変更可能なように分割式になっている場合が多いのであるが、その組み付けの位置がずれることによる偏肉も起こり易い。
【０００４】
したがって、多くの押出し金型にはチューブ偏肉厚調整機構が設置されており、この調整機構で最終的なチューブの周方向の偏肉を矯正し、周方向に均一な膜厚のチューブを作成する。その偏肉厚調整機構は偏肉厚矯正用ダイスを動かし、押出し口の外周の位置を調整してチューブの偏肉厚を矯正している。また、押出し金型と偏肉厚矯正用ダイスからの樹脂漏れを防ぐために、ダイス押え用のフランジが数本のネジによってダイスに強く押し付けられている。そして、ダイスを稼動させるために、ネジによって強い力をかけることでダイスを動かしてその位置調整をしている。
【特許文献１】特開平１１−１２３７５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、円周上に均等に配置されたネジの押し込みによりダイスが移動する上記の現在の方法では、ダイスの移動方向が一定ではなく、ネジがダイスと接する面が小さいため、ダイス表面に変形が生じる。それがダイスの位置調整をするときの摩擦抵抗の原因となっている。
【０００６】
したがって、摩擦抵抗が大きいために大きなサイズのネジを使うことが求められるが、大きいネジのネジピッチでは一回転あたりの押し込み量が長くなってしまう。このため、μｍ単位の細かい膜厚矯正が困難になっており、目標である偏肉厚５パーセント以内を達成するには、より精密な偏肉厚調整可能な調整機構を有する押出し成形金型が求められている。
【０００７】
本発明は、前記課題に鑑み、樹脂またはゴムのチューブ押出し成形時に発生するチューブの偏肉厚を高精度で矯正可能である押出し成形金型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】
本発明は、偏肉厚調整機構が設けられた、チューブの押出し成形金型であって、該偏肉厚調整機構は、偏肉厚矯正用ダイスと、該偏肉厚矯正用ダイスと接して配置されているスライドブロックと、該スライドブロックを押圧するダイス位置調整ネジと、を有し、該スライドブロックは、１次元方向にのみ移動することを特徴とする。また、前記スライドブロックおよびダイス位置調整ネジは、前記偏肉厚矯正用ダイスの周囲に、該偏肉厚矯正用ダイスの中心を原点として２次元上で直交するＸ方向およびＹ方向において、該原点を挟んでそれぞれの方向に１つづつ配置されていることを特徴とする。また、前記スライドブロックは、直方体形状、または断面が円もしくは楕円形状を持つ軸体であることを特徴とする。また、前記ダイス位置調整ネジは、細目ネジであることを特徴とする。また、前記偏肉厚矯正用ダイスの端部外周に設けられたフランジと該偏肉厚矯正用ダイスの外側面とが接する面と、前記スライドブロックと該偏肉厚矯正用ダイスとが接する面とは共に摩擦低減機構を有することを特徴とする。また、前記摩擦低減機構は、ベアリング機構またはスライド機構であることを特徴とする。また、前記偏肉厚矯正用ダイスの端部外周に設けられたフランジと該偏肉厚矯正用ダイスの外側面とが接する面、および前記スライドブロックと該偏肉厚矯正用ダイスとが接する面、の静止摩擦係数は、０．０５以上０．２以下の間である。また、前記ダイス位置調整ネジの横に該ダイス位置調整ネジに平行に、接触式または非接触式の変位測定センサが配置されていることを特徴とする。
【０００９】
更に、本発明は、押出し金型に注入されたコンパウンドを該金型から押出す工程、押出された該コンパウンドを冷却する工程、形成されたチューブを引取る工程、引取られた該チューブを切断する工程、からなるチューブの押出し成形方法であって、該金型に設けられたダイス位置調整ネジを押し込むことによって、スライドブロックを介して偏肉厚矯正用ダイスを移動させることで、該チューブの肉厚は変更されることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、前述の押出し成形方法によって成形されたことを特徴とするチューブである。更に、本発明は、芯金と、該芯金外周に設けられた弾性層と、該弾性層の外周に設けられた表面層と、を有する導電性ゴムローラであって、該表面層は、前述のチューブであることを特徴とする導電性ゴムローラである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によって、高精度な偏肉厚の調整が簡単に行うことが可能となり、したがって、短時間の調整で優れたチューブ形状を有する環状体の成形を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の押出し成形金型について、以下詳細に説明する。
【００１３】
本発明の成形金型は、樹脂またはゴムの押出し成形において使用されるものであり、樹脂材料に直接接触する金型本体と、金型本体を保持する部分と、の２つ部分に分かれる。金型本体は、溶融樹脂による高圧および外部からの加熱に耐えることが求められるために、材質は硬鋼、不銹鋼または工具鋼等が使用され、適当な形に仕上げて焼き入れおよび表面研摩をされた後、硬質クロームメッキが施される。メッキ後の材質の硬度は、ロックウェルＣ硬度測定等で測定した場合、６０以上６２以下程度の硬度とする。また、表面のクロームメッキの膜厚は、１／１００μｍ以上５／１００μｍ以下程度である。また、金型を保持する部分は、機械構造用炭素鋼や機械構造用合金鋼等で製作される。
【００１４】
金型本体は、外筒と、該外筒の中にマンドレルとを擁し、各部が結合される場所には、位置決めの合わせ面と固定用のネジが設けられている。また、外筒とマンドレルとの合わせ面は、簡単に着脱可能な隙間嵌め、または組合せ精度向上のためテーパー合わせとなっており、金型軸方向の相対位置精度の確保が可能である。
【００１５】
一般的に、押出し成形金型には偏肉厚調整機構が設けられている。それは押出し成形時において、偏肉を矯正するためのダイスの位置をネジの押し込みによって調整をすることで、成形品の膜厚の調整を行う。本発明の偏肉厚調整機構は、偏肉厚矯正用ダイス１とダイス位置調整ネジ７の間にスライドブロック６を介して、偏肉厚矯正用ダイス１の位置調整を行う。ダイス位置調整ネジ７がスライドブロック６を押圧し、それによってスライドブロック６はダイス１に向かって１次元方向に移動してダイス１を押圧することで、ダイスの位置を調整する。
【００１６】
これより、本発明の押出し成形金型に設けられた偏肉厚調整機構について、図１を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
本発明の偏肉厚調整機構は、１次元方向にのみに移動可能なダイス位置調整用のスライドブロック６を、偏肉厚矯正用ダイス１とダイス位置調整ネジ７との間に有する。また、ダイス１の端部外周で中心軸方向に押えるフランジ４とダイス１の外側面とが接する面と、スライドブロック６とダイス１とが接する面と、にそれぞれ摩擦低減機構２、５を有する。そして、ダイス１の移動開始時における前記の２つの面の静止摩擦係数は、０．０５以上０．２以下としてある。というのも、摩擦係数が０．０５以上０．１以下になるＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等の表面処理を行うと、金属と金属がこすれるときに噛み合いなどが減り、したがって移動させるための押す力も減少する。よって、調整機構の長寿命化を図ることができる。および、摩擦係数０．１以上０．２以下となる炭窒化チタン膜等の表面処理でも同様の効果が見込める。
【００１８】
また、スライドブロック６およびダイス位置調整ネジ７を、ダイス１の中心を原点とする周囲に２次元上で直交するＸ方向とＹ方向とにおいて、該原点を挟んでそれぞれの方向に各１つづつ、即ちそれぞれを計４つ配置した機構にする（図１）。そうすることで、ダイス１が移動する全ての方向で調整を行うことができる。
【００１９】
スライドブロック６は、本形態では直方体形状をしているが、他にも、断面が円または楕円形状を持つ軸体であってもよく、そのダイス１側の側面はダイス１越しに対面に配置されたスライドブロックの対向面と平行が保たれている。また、スライドブロック６の材料としては、ネジの押し込みにより変形しにくいものを使用する。例えば、ステンレス鋼材、炭素鋼材、クロームモリブデン鋼などの特殊鋼材等が使用できる。また、スライドブロック６のダイス１側の側面は、ダイス１の移動軸と直交する面を有する。したがって、その直交する面の移動量はダイス１の移動量と等しい。よって図２のように、調整ネジ７の横に調整ネジに平行で、スライドブロック６の調整ネジ７と当たる面に垂直な貫通穴を開け、その穴に接触式または非接触式の変位測定センサを設置してセンサからの信号を読み取ることで、スライドブロックの移動量を測定することができる。使用する変位測定センサとしては、レーザー式、渦電流式（共に非接触式）、ダイヤルゲージ式(接触式)などの、耐熱性を持った接触式または非接触式センサならばどちらでもよい。図２では、耐熱性を持った非接触式の渦電流変位センサをＸ方向、Ｙ方向に向けて使用している。
【００２０】
摩擦低減機構２、５としては、ボールベアリングやローラーベアリング等のベアリング機構、または無給油型スライドプレート等のスライド機構を用いることができる。なかでも、ダイス１とダイス押え用フランジ４とが接する面は、Ｘ方向またはＹ方向の２方向の動きとなるため、スライド機構の摩擦低減機構を採用することが好ましい。ダイス１とスライドブロック６とが接する面は、Ｘ方向またはＹ方向の１次元方向の動きとなるため、ボールベアリング、ローラーベアリング等のベアリング機構を使用することもできる。
【００２１】
ダイス位置調整ネジ７としては、並目ネジや細目ネジ等を使用することが可能だが、好ましくは、細目ネジを使用することで、ネジ一回転あたりの押し込み量が少なくなり、位置出し精度が向上する。
【００２２】
上記では、スライドブロック６を移動させるために、調整ネジ７を利用し、手動でネジを回し、ネジを回すときに発生する軸方向の力である軸力によりスライドブロックを押圧することで位置を調整している。だが他にも、空圧シリンダまたは油圧シリンダによる押す力、モーターとネジを利用した軸力などを利用して、手動から機械制御に切り替えることも可能である。モーターとネジを利用した軸力とは、例えば、ボールネジを使用して、回転数が任意に制御可能なサーボモーター等で回転し、任意の軸力を発生させ、ブロックを動かすことである。その際、変位測定機で測定する移動量をフィードバックさせてブロックを目的の位置まで動かすのに必要な力を決定し、機械制御に命令を与えることで、自動制御をする。
【００２３】
次に、本発明のチューブの製造方法を説明する。
【００２４】
一般的に、チューブは単層または多層からなり、種々の方法で成膜することができるが、押出し成形法が好適である。予め、重合体と導電材、また場合によっては、架橋剤、安定剤およびその他の添加剤を混合したコンパウンドを調製する。コンパウンドは押出し機により加熱、混練、可塑化、融解されて押出し金型内に注入される。融解されたコンパウンドは金型によりチューブ状に賦形され、スリットを有する偏肉矯正ダイスから押出しされる。押出されるチューブの肉厚は、前述のダイス位置調整ネジを押し込むことにより、スライドブロックを介して偏肉厚矯正用ダイスを移動させることで、好ましい厚さに変更されることが可能である。金型より出てきたチューブは水冷水槽により冷却固化され、引取機によって引取られて、切断機に運び込まれる。
【００２５】
チューブの径および肉厚は金型先端部の偏肉矯正用ダイス１と内側のマンドレル９径とのクリアランスによってほぼ決定される。また、引取機の引取速度により製品寸法の許容範囲内におさまるように調整されて、チューブは連続的に成形される。そのため、ダイス１の先端径およびマンドレル９先端部の部品を交換することによって様々な大きさのチューブを成形することが可能である。
【００２６】
以上のように製作された本発明のチューブは、芯金、該芯金外周に形成された弾性層、および該弾性層の外周に形成された表面層からなる導電性ゴムローラにおいて、前記表面層として用いられることが可能である（図４）。表面層は、予めシームレスチューブの形態に成膜された重合体であって、芯金（金属層）外周上の弾性層に外嵌し、密着させて被覆されている。シームレスチューブの被覆は、弾性層をシームレスチューブ内にエアーを吹きつけることで弾性層を挿入しやすくして行われる。
【００２７】
ゴムローラの表面層の膜としてチューブが用いられる場合、使用される樹脂、エラストマーおよび共重合体等は、押出し成形可能な熱可塑性樹脂であればいずれのものでもよい。例えば、熱可塑性ゴムおよび熱可塑性樹脂使用することができるが、特にそれらに制限されるものではない。
【００２８】
また、ゴムローラの芯金（金属層）としては、例えばアルミニウム、銅、鉄またはこれらを含む合金等の良導体が用いられる。また、芯金は管状または棒状の形状をなし、および、好ましくは０．１以上１．５ｍｍ以下程度の直径を有しており、一般的な使用に耐える強度、寸法および導電性等の条件を満たしている。
【実施例】
【００２９】
以下において、本発明の実施例を説明するが、本発明はそれらに限定されはしない。
【００３０】
（実施例１）
本例では、本発明に従う高精度偏肉厚調整の可能な押出し成形金型（図１）を用いてチューブを製造した。
【００３１】
材料としては以下のものが挙げられる。即ち、エーテル系のウレタンエラストマー樹脂１００重量部、カーボンブラック（商品名「ケッチェンブラックＥＣ」）を１５〜１８重量部、導電性酸化チタン２０部、酸化マグネシウム１０重量部、ステアリン酸カルシウム１重量部、である。それらの材料を加圧式ニーダーにて１６０〜２００℃で混練、冷却、粉砕を行い、単軸押出し機で１６０℃〜２１０℃にて造粒したペレットを使用した。
【００３２】
該調整機構は押出し面に直交する面において直交するＸ軸方向およびＹ軸方向の＋−側の４方向からの調整が可能となっており、スライドブロックを介して調整ネジの押し込みにより位置調整を行った。摩擦低減機構として、偏肉厚矯正用ダイスがダイス押えフランジ、スライドブロックと接する面にスライドプレートを設置しており、該ダイス位置の調整時の摩擦係数を小さくしている。摩擦係数を下げることで、従来の調整機構に比べてネジの押し込み時に必要な力が小さくなるため、調整ネジを小さくし、ピッチを小さくすることが可能となった。該調整機構のネジにはＭ１０、ピッチ１．０の細目ネジを使用した。
【００３３】
（比較例１）
本例では、従来の８方向偏肉厚調整機構を使用した金型（図３）を用いてチューブを製造した。
【００３４】
該調整機構は押出し面に直交する面において円周上に均等に配置された８方向からの調整となっており、該調整機構の調整ネジにはＭ１６のピッチ２．０の並目ネジを使用した。
【００３５】
実施例１および比較例１において、使用された矯正ダイスの出口径はφ１２．５、内部マンドレルの出口径はφ１１．５、引落し率１．５とした。そして、内径がφ７．５、膜厚が３００μｍとなるように、チューブを形成した。以下に、製作されたチューブの比較表を記す。
【００３６】
【表１】
2008188907.tif 000003
【００３７】
従来の金型によって製作されたチューブは、膜厚３０９μｍに対して偏肉１９μｍであり、約６％の偏肉が発生していることがわかる。一方、本発明の高精度の偏肉厚調整を備える金型によって製作されたチューブは、膜厚３００μｍに対して偏肉が４μｍであり、１％台の偏肉に抑えることが出来た。
【００３８】
調整時間に関しても、従来型では４０分にかかるのに対して、本発明の高精度型では８分で出来た。即ち、ダイス位置調整時間を１／５に短縮することが出来た。
【００３９】
また、従来の金型のように８方向からダイスの位置調整をすることは、一見多方向に対応可能で調整が行い易く見えるが、円筒状態のダイスの場合には数本のネジを用いて８方向より位置調整を行うことが求められ、それには熟練を要し時間がかかる。それに対し、本発明の４方向からのダイス位置調整は１次元方向の精度向上を重点としているため、Ｘ方向またはＹ方向のみの単純な方向移動で十分に精度の高い位置出しを行うことができる。そのため、熟練を要することの無く、簡単に短時間で偏肉厚の矯正を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の高精度型用偏肉厚調整機構を含む押出し成形金型の側面図および正面図である。
【図２】偏肉厚矯正用ダイス位置を測定するための変位センサを含む偏肉厚調整機構の正面図である。
【図３】従来の８方向偏肉厚調整機構を含む押出し成形金型の側面図および正面図である。
【図４】ゴムローラの断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  偏肉厚矯正用ダイス
２  フランジ部摩擦低減機構
３  スライドワッシャー固定用ネジ
４  ダイス押えフランジ
５  スライドブロック部摩擦低減機構
６  スライドブロック
７  ダイス位置調整ネジ
８  押出し成形金型
９  マンドレル
１０  スライドプレート固定用ネジ
１１  ダイス押えフランジ固定用ネジ  
１２  Ｙ方向（＋側）
１３  Ｘ方向（＋側）
１４  芯金
１５  弾性層
１６  表面層
１７  変位測定機
【図２】
2008188907.tif 000004
【図３】
2008188907.tif 000005
【図４】
2008188907.tif 000006
【図１】
2008188907.tif 000007