(57)【要約】【課題】  製造工程を簡略化することにより生産性を高めて製造コストを低減し、それでいて耐圧力を向上させ、加温してもダレを発生し難くできる絞り用繊維補強ゴム成形体およびその製造方法を提供する。【解決手段】  被処理物を圧搾する本体部とシール機能を有する外周部とを備える。本体部と外周部に短繊維が混合されていて、この短繊維がゴム層中に略一方向に配向され混合されていると共に、使用時には短繊維の配向方向が鉛直方向に位置するように配置可能になっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物を圧搾する本体部とシール機能を有する外周部とを備える絞り用繊維補強ゴム成形体において、前記本体部と外周部に短繊維が混合されていて、この短繊維がゴム層中に略一方向に配向され混合されていると共に、使用時には前記短繊維の配向方向が鉛直方向に位置するように配置可能になっていることを特徴とする絞り用繊維補強ゴム成形体。
【請求項２】
前記短繊維が、前記ゴム層に０．２〜５．０重量部混合されていると共に、ゴム硬度が５０〜７０度である請求項１の絞り用繊維補強ゴム成形体。
【請求項３】
被処理物を圧搾する本体部とシール機能を有する外周部とを備える絞り用繊維補強ゴム成形体の製造方法において、短繊維を未加硫ゴム層に混合しつつこの未加硫ゴム層中に一方向に配向させるように押し出し、これを芯材表面に順次巻き付けた後、前記芯材から取り外して略角形状板を形成し、次いで前記外周部を形成しつつ前記本体部を取り付け、その後加硫することを特徴とする絞り用繊維補強ゴム成形体の製造方法。
【請求項４】
前記短繊維を、前記ゴム層に０．２〜５．０重量部混合する請求項３の絞り用繊維補強ゴム成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は絞り用繊維補強ゴム成形体およびその製造方法に関し、詳しくは、被処理物を圧搾する本体部とシール機能を有する外周部とを備える絞り用繊維補強ゴム成形体とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧で固液混合体を絞って液体部分をろ板外に排出して分離すると共に、脱水固体（ケーキ）を形成するフィルタープレス等に用いられるダイヤフラムの弁体として、ゴム膜が多く使用されている。このゴム膜は、一般に６００〜２０００ｍｍ角程度大きさのものが使用され、ゴム製のみで形成されているもの、あるいは耐圧補強のため、内側ゴム層と補強層と外側ゴム層とを有して、中心層を形成する補強層として補強繊維を用い、補強繊維を直交配列して配置した平織構造のもの等がある。このフィルタープレスには、以下のような問題がある。
【０００３】
フィルタープレスは、図５に示すように、角形をしたろ板１と角板状をしたゴム製ダイヤフラム（ゴム膜）３との間に、被処理物である固液混合体を注入可能な空間２を形成しており、これらを多数並列して一体化されていて、ダイヤフラム３を水圧あるいは空気圧によって膨張させることにより、固液混合体を圧搾して液体部分を絞り出して排出しつつ固液分離するようになっている。
【０００４】
この絞り用ダイヤフラムは、図５（ａ）にその正面構造を示すように、角形をしたろ板１に接触・固定される外周部３ａと、この外周部３ａより突出して加圧時に固液混合体から液体部分をろ板１外に排出すると共に、脱水固体（ケーキ）を形成する本体部３ｂとからなっている。このようなフィルタープレスは、特に加圧力が大きい大形の装置の場合、ダイヤフラムの寿命が短くなるという問題があった。
【０００５】
すなわち、図５（ｂ）に絞り用ダイヤフラム装置の断面構造を示すように、ろ板１にダイヤフラム３の外周部３ａを重ね合わせ、ろ板１とダイヤフラム３の外周部３ａとを固定する。この固定箇所には、内圧をシールするため荷重が掛けられるようになっている。ろ板１とダイヤフラム３間に形成される空間２には、固液混合体が図外の注入口から圧入され、その後加圧される。加圧されると、ダイヤフラム３の変形状態の断面構造を示す図５（ｃ）に表されるように、ゴム製ダイヤフラム３はろ板１の内面形状に沿う形状にろ板１に接触するまで変形され、ろ板１の内面形状に沿って大きなひずみの集中を受ける。このひずみは、内圧に比例して大きくなり、固定箇所も同様に大きな力を受ける。
【０００６】
かかる事情から、本発明者らは、耐圧強度の高い補強ゴム成形体として、放射状に補強繊維を配列した構造を有する膨出円盤状のもの（特許文献１）を発明した。
【特許文献１】特開２００３−２０７０４５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、上記従来技術の膨出円盤状繊維補強ゴム成形体は、耐圧強度は高いものの生産性は必ずしも高いとは言えないため、製造コストは高くならざるをえず、また、絞り圧がそれほど高くない用途の場合、例えば、１〜２．５ＭＰａ程度の絞り圧力で使用する場合には、長繊維を補強繊維として使用する必要性は必ずしもない。このような用途の場合には、使用に際してゴム製ダイヤフラムに自重によるダレが生じなければよく、従来技術のように、多段階の工程を経て、内側ゴム層と補強繊維を配した補強層と外側ゴム層とからなる複数層のゴム成形体を製造すると、製造コストが高くなるため、生産性を高める改良により製造コストを安くする要請が強い。
【０００８】
つまり、ダイヤフラムに絞り圧力をかけて固液混合体を圧搾して、下方より液体部分を排出した後、ろ板とダイヤフラムを離間させて開放し、固体部分（ケーキ）を落下させるが、その際、ゴム製ダイヤフラムに下方に向けた力が作用してダイヤフラムは伸びて、いわゆるダレが生じる。この状態で、新たに固液混合体を注入すると、ろ板とのシール部が移動したり、部分的に薄肉化しているため、シール力が低下し、十分に圧搾機能を発揮し得なくなる。更には、ダイヤフラムがろ板から外れて全く機能しなくなる場合もある。特に、固液混合体を乾燥するため、60〜80℃に加温して乾燥機能をもたせるような用途の場合には、ゴム製ダイヤフラムが一層下方にだれ易くなるという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の有する事情に鑑みて、製造工程を簡略化することにより生産性を高めて製造コストを低減し、それでいて耐圧力を向上させ、加温してもダレを発生し難くできる絞り用繊維補強ゴム成形体およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題は、請求項記載の発明により達成される。すなわち、本発明に係る絞り用繊維補強ゴム成形体の特徴構成は、被処理物を圧搾する本体部とシール機能を有する外周部とを備えており、前記本体部と外周部に短繊維が混合されていて、この短繊維がゴム層中に略一方向に配向され混合されていると共に、使用時には前記短繊維の配向方向が鉛直方向に位置するように配置可能になっていることにある。
【００１１】
この構成によれば、予め短繊維とゴム層とを混合したものを使用できるので、製造工程を簡略化できると共に、短繊維は60〜80℃に加熱されても引っ張り強度特性はほとんど変化せず、本来の強度特性を維持できるので、このような短繊維の混合された成形体は、加熱される用途に対しても、ダレの発生を極力抑えることができる。また、フィルタープレス等に使用する場合、ダイヤフラムをゴムのみで構成した場合、長期の使用によって永久ひずみが大きくなり、絞り量の低下や絞り圧力の低下をもたらすが、短繊維が混合されていると、長期の使用に対しても、ゴム層の永久ひずみは少なく、機能の低下を少なくすることができ、保守回数を低減できると共に耐久性を大幅に改善できる。のみならず、強度特性の向上から、フィルタープレス等の使用に際して、外周部のシール圧力を高く設定できると共に、圧縮による変形量が少ないので、同じシール荷重を負荷しても高いシール圧力が得られることになる。
【００１２】
その結果、製造工程を簡略化することにより生産性を高めて製造コストを低減し、それでいて耐圧力を向上させ、加温してもダレを発生し難くできる絞り用繊維補強ゴム成形体を提供することができた。
【００１３】
前記短繊維が、前記ゴム層に０．２〜５．０重量部混合されていると共に、ゴム硬度がショアＡ硬度５０〜７０度であることが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、材料コストの高騰を少なくできて、ダレの発生を一層確実に防止できると共に、シール性を好ましい状態に保持でき、フィルタープレス等の使用に一層好ましくなる。
【００１５】
また、本発明に係る絞り用繊維補強ゴム成形体の製造方法の特徴構成は、被処理物を圧搾する本体部とシール機能を有する外周部とを備える絞り用繊維補強ゴム成形体の製造方法において、短繊維を未加硫ゴム層に混合しつつこの未加硫ゴム層中に一方向に配向させるように押し出し、これを芯材表面に順次巻き付けた後、前記芯材から取り外して略角形状板を形成し、次いで前記外周部を形成しつつ前記本体部を取り付け、その後加硫することにある。
【００１６】
この構成によれば、未加硫ゴム層中に短繊維を混合し、これらを容易に一体のものにすることでき、しかも押し出し方向に効率的に短繊維を配向することができるので、製造工程が簡素化できると共に、フィルタープレス等に使用する場合に、配向方向を鉛直方向になるように使用すると、６０〜８０℃のような加熱雰囲気で使用した場合でも、ダレの小さい、耐久性のあるフィルタープレスとすることができる。
【００１７】
その結果、製造工程を簡略化することにより生産性を高めて製造コストを低減し、それでいて耐圧力を向上させ、加温してもダレを発生し難くできる絞り用繊維補強ゴム成形体の製造方法を提供することができた。
【００１８】
前記短繊維を、前記ゴム層に０．２〜５．０重量部混合することが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、材料コストの高騰をより少なくできて、ダレの発生を一層確実に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る絞り用繊維補強ゴム成形体の製造装置の概略構成を示す。この装置は、芯材である鋼製マンドレル４の周囲の外表面に、押出装置のダイス先端7から補強層として、未加硫ゴム層に短繊維を混合した短繊維混合ゴム５を、連続的に押し出し供給する。短繊維は、押し出される過程でゴム層中において混合されて、押し出し方向に向けて略一方向になるよう配向する。
【００２１】
この短繊維混合ゴム５は、ダイス形状により種々の断面形状のものとすることができるが、縦横比が２倍以上の矩形断面を有するリボン状にすると、マンドレル４上に効率よく貼着できると共に、短繊維が押し出し方向に一層配向し易くなり、高い強度を発揮するので好ましい。この場合、隣接するリボン状短繊維混合ゴム５の境界を連続的にするため、互いのリボン状短繊維混合ゴム５どうしを幾分傾斜させて、長手方向端部を重ねるようにして、順次巻き付けていくことが好ましい。
【００２２】
短繊維は、ゴム層に対して０．２〜５重量部程度含ませる。短繊維が、ゴム層に対して０．２重量部未満では、ダレの発生を確実に防止するのに強度的に十分ではなく、また、５重量部を越えて含ませても、材料コストの向上の割に強度の向上が少なく、しかも押出加工性は低下する。より好ましくは、短繊維の配合量は、ゴム層に対して０．５〜３．５重量部である。
【００２３】
軸芯方向に移動しながら回転するマンドレル４の端部表面から、図１に示すように、順次リボン状短繊維混合ゴム５を巻き付け、他端部側まで巻き付け終えると、カッター装置６を用いて軸芯方向に切断する。そして、略長方形をした未加硫ゴム板を得る。
【００２４】
更に、この未加硫ゴム板の中央位置に、図４（ｂ）に示すように、被処理物を圧搾する本体部３ｂを貼着し、これを金型内に装着して所定条件で加硫すると、図３に示すような絞り用繊維補強ゴム成形体が出来上がる。金型により成形された表面形状の一部を、図４（ａ）に示す。ここに、図番８は、ゴム層９中に配置された短繊維を表す。
【００２５】
加硫方法としては、従来の方法を使用でき、特別な方法・設備を採用する必要はなく、また、加硫後のゴム硬度は５０〜７０度程度になるようにする。シール性に優れると共に、圧搾され易くなって、フィルタープレス等の用途に適するからである。
【実施例】
【００２６】
（実施例１）径６μｍ、長さ６００μｍのナイロン短繊維２重量部を、未加硫天然ゴム１００重量部の割合で混合しつつ、押し出された形状が厚み（縦）２．５ｍｍ、幅（横）７．５ｍｍとなるようなダイスを装着した押出装置にて短繊維混合ゴムを押し出し、図１に示すようにしてマンドレルの外周面の一端側から他端側に向けて貼着した後、カッター装置で切断して一辺１０００ｍｍ角のゴム板を製造した。この場合、短繊維混合ゴムを押し出す際に、図２に示すように、斜めに傾斜させてマンドレル表面に巻き付ける動作を繰り返し、押出成形体を作成した。更に、外周部を１００ｍｍとなるように残して、本体部相当箇所に、同じ厚みの短繊維混合ゴムを重ねて、これを金型内に装填して通常の加硫条件で加熱し、図３に示すようなゴム製ダイヤフラム成形体を得た。この成形体の硬度は６０度であった。このゴム成形体を、短繊維配向方向を上下にして鉛直方向に吊り下げ、２０、６０℃で加熱して伸びを測定した。その結果を表１に示す。
（比較例１）短繊維をゴム層中に混合しない点を除き、実施例１と同様のサイズ、表面形状とし、同様の条件にて加硫して、ゴム製ダイヤフラム成形体を得た。得られた成形体について、実施例１と同様な試験を行い、その伸びを測定した。その結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
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表１より、比較例１に比べて実施例１の場合は伸びが少なく、従ってフィルタープレスとして操業するに際し、初期伸びが少ないことから取り付け作業が楽となり作業性が向上し、しかも、実施例１の場合は２０℃と６０℃とでほとんど伸びは変わらないため、夏期や冬期といった季節変動に対しても安定したシール性を維持でき、保守回数を顕著に低減できて、生産性の高い操業を可能にする。
【００２８】
〔別実施の形態〕
（１）補強層に用いられる短繊維は、上記したナイロン短繊維の他、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル繊維、アラミド繊維やＰＢＯ繊維などの高強力繊維、その他の有機繊維などを使用できる。
（２）内側ゴム層を構成するゴムと外側ゴム層を構成するゴムとは、同一ゴム材料であってもよく、異なるゴム材料であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明に係る絞り用繊維補強ゴム成形体は、汚泥のような固液混合体を含む下水処理に適用できるだけでなく、味噌、醤油製造などの食品工業、化学工業、半導体製造工業などにおいて固液混合体を使用する分野での処理に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係る絞り用繊維補強ゴム成形体の製造方法を説明する概略斜視図
【図２】押し出された短繊維混合ゴムをマンドレルに巻き付ける状態を説明する断面図
【図３】得られたゴム製ダイヤフラム成形体
【図４】ゴム製ダイヤフラム成形体の加硫前（ｂ），後（ａ）における部分断面図
【図５】従来の絞り用ダイヤフラム装置を説明する図、（ａ）正面図、（ｂ）断面図、（ｃ）ダイヤフラムの変形状態を示す断面図
【符号の説明】
【００３１】
３ａ      外周部
３ｂ      本体部
８        短繊維
９        ゴム層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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