(57)【要約】【課題】内圧２ＭＰａ以上が負荷されるような高い内圧のかかる用途、例えば固液混合体を加圧して分離する用途にも実用上十分に耐え得、しかも製造コストを低減可能な絞り用繊維補強ゴム成形体とその製造方法を提供する。【解決手段】内側ゴム層５と外側ゴム層９との間に補強層８を有する略角板状をした絞り用繊維補強ゴム成形体において、補強層８は、トッピングモノコードが外周部３ａで各辺に沿って、波状をした繰り返し模様を形成して配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側ゴム層と外側ゴム層との間に補強層を有する略角板状をした絞り用繊維補強ゴム成形体において、前記補強層は、トッピングモノコードが外周部で各辺に沿って、波状をした繰り返し模様を形成して配置され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】
前記補強層が、外形に対して最大傾斜角が２０〜７０度となるように配置されていると共に、所定間隔をおいて多重層となるように形成されている請求項１の絞り用繊維補強ゴム成形体。
【請求項３】
芯材表面に未加硫の内側ゴム層を巻き付け、この内側ゴム層の外周部表面に、前記芯材をその軸芯方向へ所定距離を往復動させつつ、所定角度だけ回転させながらトッピングモノコードを配置する工程と、前記芯材をその軸芯方向へ所定距離を移動させつつ、所定角度だけ正逆回転させながらトッピングモノコードを配置する工程とを組み合わせることにより、波状をした繰り返し模様を形成し、ついでその外表面から未加硫の外側ゴム層を被覆した後、これを前記芯材から取り外し、加硫する絞り用繊維補強ゴム成形体の製造方法。
【請求項４】
前記トッピングモノコードを、外形に対して２０〜７０度傾斜して配置させると共に、所定間隔をおいて多重層となるように形成する請求項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とその製造方法に関し、詳しくは、内側ゴム層と外側ゴム層との間に補強層を有する板状をした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。このゴム膜は耐圧補強のため、通常、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ており、補強繊維を直交配列して配置した平織構造のものが一般的である。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、多数の突起が形成され、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、問題であった。
【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】
例えば、内圧が１ＭＰａ以下の比較的低圧で使用される場合、ろ板１とダイヤフラム３間の固定箇所におけるシール力は約３ＭＰａ程度で十分であり、このときのダイヤフラム３に負荷される圧縮ひずみ率は、ゴム製ダイヤフラムとしてショアＡ硬度６０度のゴムを使用した場合に、３０〜４０％程度であり、短期間のうちにダイヤフラムに損傷を与えるものではない。したがって、実用上は、十分な耐久性を有すると言える。
【０００７】
しかしながら、最近は、より小形化、耐高圧化の要請が強くなっており、その場合、従来のゴム製ダイヤフラムでは短期間で破損するといった事態が生じる。例えば、内圧２ＭＰａ以上が負荷される用途に使用される場合には、ろ板１とダイヤフラム３の外周部の固定箇所でのシール力は６ＭＰａ以上が必要になり、ダイヤフラム３に繰り返され負荷される最大圧縮ひずみ率は５０％を越え、比較的少ない繰り返し負荷により、外周部に位置する中心層の補強繊維は切断され、破損するに至る。のみならず、従来技術で使用されている、補強繊維を直交配列した平織構造のものでは、加圧時に本体部の変形が均一にならず、機能的に不均一になるという問題も生じる。
【０００８】
かかる問題点を解消するため、ダイヤフラム３の外周部のみを硬質のゴムとすることは、コストが高くなり好ましくない。また、補強繊維に強度の高い繊維を用いると、ダイヤフラム全体が高剛性となり、加圧される圧力が減殺されて固液分離するためのエネルギー効率が低下するだけでなく、高コストになるという問題がある。もとより、補強材を用いず、ゴムのみとすると、より一層弱くなり過大ひずみによって外周部、本体部ともに早期に破損する。
【０００９】
かかる事情から、本発明者らは、より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２００２−４５８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
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ず、製造コストは高くならざるをえない、という問題がある。
【００１１】
そこで、本発明の解決しようとする課題は、上記従来技術の有する問題点に鑑みて、内圧２ＭＰａ以上が負荷されるような高い内圧のかかる用途、例えば固液混合体を加圧して分離する用途にも実用上十分に耐え得、しかも製造コストを低減可能な絞り用繊維補強ゴム成形体と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】
【００１２】
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、内側ゴム層と外側ゴム層との間に補強層を有する略角板状をしていて、前記補強層は、トッピングモノコードが外周部で各辺に沿って、波状をした繰り返し模様を形成して配置されていることにある。
【００１３】
この構成によれば、製造上補強層が内側ゴム層と外側ゴム層と一体化し易く、しかも補強層が外周部のみに配置されているので、全体に補強層を形成する場合に比べて格段に製造コストを低減でき、それでいて外周部にかかる高いシール圧に耐え、のみならず成形体の中心位置を占める本体部はゴム層であるので、大きい許容変形量を確保できる。
【００１４】
その結果、内圧２ＭＰａ以上が負荷されるような高い内圧のかかる用途、例えば固液混合体を加圧して分離する用途にも実用上十分に耐え得、しかも製造コストを低減可能な絞り用繊維補強ゴム成形体を提供することができた。
【００１５】
内側ゴム層と外側ゴム層は、ショア硬度５０〜７０度程度の天然あるいはＳＢＲなどの合成ゴムを用いることができ、この内、特に天然ゴムを使用することが安価かつ製造上好ましい。
【００１６】
前記補強層が、外形に対して最大傾斜角が２０〜７０度となるように配置されていると共に、所定間隔をおいて多重層となるように形成されていることが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、成形体の外周部を密度高く補強できて、より耐久性の高い絞り用繊維補強ゴム成形体を提供することができる。最大傾斜角が２０度未満であると、密度が低くなって好ましくなく、７０度を越えると密度は高くなるが、生産性が低くなりコスト高になるので好ましくない。
【００１８】
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、芯材表面に未加硫の内側ゴム層を巻き付け、この内側ゴム層の外周部表面に、前記芯材をその軸芯方向へ所定距離を往復動させつつ、所定角度だけ回転させながらトッピングモノコードを配置する工程と、前記芯材をその軸芯方向へ所定距離を移動させつつ、所定角度だけ正逆回転させながらトッピングモノコードを配置する工程とを組み合わせることにより、波状をした繰り返し模様を形成し、ついでその外表面から未加硫の外側ゴム層を被覆した後、これを前記芯材から取り外し、加硫することにある。
【００１９】
この構成によれば、内圧２ＭＰａ以上が負荷されるような高い内圧のかかる用途、例えば固液混合体を加圧して分離する用途にも実用上十分に耐え得、しかも製造コストを低減可能な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る。
【００２０】
前記トッピングモノコードを、外形に対して２０〜７０度傾斜して配置させると共に、所定間隔をおいて多重層となるように形成することが好ましい。
【００２１】
この構成によれば、より耐久性の高い絞り用繊維補強ゴム成形体を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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を示す。この装置は、芯材である鋼製マンドレル４の周囲に、内側ゴム層として未加硫の天然ゴム層５を巻き付け、その外表面に、押出装置のダイス先端7から補強層として、所定サイズのトッピングモノコード8を連続的に供給する。ここにトッピングモノコードは、未加硫ゴム組成物を被覆した１本の連続した被覆補強線をいう。
【００２３】
トッピングモノコード8を連続的に供給する方法について、次に説明する。トッピングモノコード8は、図1に示すように、巻き付けられた内側ゴム層5の表面の一端部位置(使用時には外周部位置に相当)に、押出装置のダイス先端7から繰り出されると、マンドレル4は所定距離を軸芯方向に前後に移動運動すると共に、同時に時計方向に所定速度で回転し始める。トッピングモノコード8の外表面も内側ゴム層5も共に未加硫ゴム組成物であるため粘着性があり、両者は強固に固着される。
【００２４】
この状態で、ほぼマンドレル4が一周し、元の位置に近づくと、マンドレル4の回転運動は、所定距離範囲だけ正逆回転する、いわゆる回動運動に切り替わり、同時にマンドレルの軸芯方向に前後する移動運動は、一方向への移動運動に切り替わる。つまり、トッピングモノコード8は、内側ゴム層5の表面を、その軸芯方向に波状の移動するように貼着される。
【００２５】
トッピングモノコード8が、巻き付けられた内側ゴム層5の表面の他端部位置(使用時には外周部位置に相当)に近づくと、マンドレル4の回動運動および軸芯方向への前後運動は停止し、この運動に代えてマンドレル4は反時計方向へ一方向回転し始めると共に、軸芯方向へ前後運動し始めるようになる。
【００２６】
同様に、トッピングモノコード8がほぼマンドレル4を一周し、元の位置に近づくと、マンドレル4の回転運動は回動運動に切り替わり、同時にマンドレルの軸芯方向に前後する移動運動は、一方向への移動運動に切り替わる。
【００２７】
この運動を繰り返すことにより、図2（展開図）に示すような波状模様を内側ゴム層5上に形成することができるが、2周目を形成する際には、幾分波状模様の開始位置をずらして行う。このようにすることにより、所定ピッチのトッピングモノコード8の多重層を任意に形成することができる。
【００２８】
更に、トッピングモノコード8の上から外側ゴム層として未加硫の天然ゴム層９を巻き付けて３層構造とする。内外層ゴム層を構成する未加硫の天然ゴムは粘着性があるため、トッピングモノコード8を中心層とする３層構造に容易に一体化することができる。この場合、更に複数層に重ねた多層構造としてもよく、本実施形態は３層構造に限定されるものではない。マンドレル４の回転速度と軸芯方向の前後移動速度を変えることにより、トッピングモノコード8を最大傾斜角度θだけ傾斜して形成することができ、その場合の最大傾斜角度は２０〜７０度とすることが好ましく、３０〜６０度がより好ましい。
【００２９】
ついで、マンドレル４の軸方向に沿ってカッター装置６により切断すると、図２に示すような、トッピングモノコード8が外周部３ａに配置され、角板状をした繊維補強ゴム成形体が得られる。最終的に、これを所定条件によって加硫し、ゴム硬度５０〜７０度程度になるようにする。加硫方法は、従来の方法を採用できる。
【００３０】
更に、加圧時に固液混合体から液体部分をろ板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に相当する箇所に、多数の円柱状突起３ｃを固着することにより、図３に示すように、フィルタープレスのような絞り用ダイヤフラム装置のダイヤフラムとして使用することができる。
【００３１】
本実施形態の絞り用繊維補強ゴム成形体は、このような構造を有していることから、絞り用ダイヤフラム装置に用いられ、その外周部３ａが角形をしたろ板に接触・固定されたとしても、大きな面圧に耐えて大きい変形抵抗を発揮することになり、２ＭＰａ以上の内圧が負荷されるような用途に使用する場合であっても、実用上十分な耐久力を発揮することになり、のみならず、本体部がゴムで構成されているため、この部分の許容変形量を大きく維持できる。しかも、補強繊維が外周部３ａにのみ配置されるようになっているので、本体部３ｂを含めた全面に配置する場合に比べて、使用量は格段に少なくて済む。
【００３２】
ダイヤフラムの外周部３ａは、通常５０〜１５０ｍｍ程度であることが多いので、トッピングモノコード8の密度は３〜１０本／ｃｍ程度あることが好ましい。これらは、生産性、用途、仕様などにより適宜選択される。
【実施例】
【００３３】
（実施例１）
上記した製造方法により、図３に示すような形状の絞り用ダイヤフラムを製造した。大きさは、１０００ｍｍ角、厚み１０ｍｍの角板状とし、本体部には高さ９ｍｍの円柱状突起を密に配置した。外周部の幅は５０ｍｍである。トッピングモノコード８は、ナイロン６６製のコード（径０．５ｍｍ）に天然ゴムによるゴム被覆（加硫後のショア硬度約６０度。被覆外径１．０ｍｍ）したものであり、破断強度１０ｋｇ／１０本、破断伸び５０％の特性を有する。外形に対して最大傾斜角度を約４５度とし、４隅を周回しながら、図４に示すように、トッピングモノコード８どうしの間隔Ｌを４ｍｍとなるようにして５周回（ｍ１〜ｍ５）して配置した。
（比較例１、２）
比較例として、上記実施例１と同じ形状、大きさを有し、補強層を有しないゴム膜のみのダイヤフラム（比較例１）、外形に対して縦横の直交方向に補強繊維を配置したダイヤフラム（比較例２）を製造した。
【００３４】
これら実施例１、比較例１、２に対して、外周部の幅５０ｍｍに対して７５ｍｍまで変形させる力を外周部に加えると共に、本体部に３ＭＰａの繰り返し内圧を負荷して、外周部での破断回数を調べた。その結果を、表１に示す。
【００３５】
【表１】
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表１より、実施例１のダイヤフラムは、比較例に比べて格段に耐久性が優れていることがわかる。
〔別実施の形態〕
（１）被覆補強線としては、上記技術分野において補強層として使用される公知の繊維は限定なく使用できる。具体的には、上記したナイロン６６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、ナイロン６等のポリアミド繊維、アラミド繊維やＰＢＯ繊維などの高強力繊維などの有機繊維などが例示される。これらの内、特に高強力繊維の使用が好ましい。このような繊維の使用により、より高い内圧に耐える繊維補強ゴム成形体を得ることができる。
【００３６】
補強線は、モノフィラメントであってもマルチフィラメントであってもよいが、マルチフィラメント糸は強度と柔軟性に優れていて好ましい。
（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】
【００３７】
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】
【００３８】
【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】内側ゴム層上に補強層を形成した状態を説明する平面図
【図３】本発明の一実施形態に係る絞り用繊維補強ゴム成形体を示す図、（ａ）部分破断正面図、（ｂ）側面図
【図４】実施例でのトッピングモノコードの配置を説明する図
【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】
【００３９】
３ａ    外周部  
４      芯材
５      内側ゴム層
８      補強層
９      外側ゴム層
θ      最大傾斜角度
【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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