(57)【要約】【課題】布入り薄膜ダイヤフラムを精度よく成形することができる耐久性に優れた金型及び該金型を用いる薄膜ダイヤフラムの製造方法を提供する。【解決手段】上型、中型、摺動型及び下型からなる布入り薄膜ダイヤフラム成形用の金属製の金型であって、摺動型が中型内の空間を摺動して上下移動し、摺動型がコンボリューションに相当する凸形状又は凹形状を有し、下型がコンボリューションに相当する凹形状又は凸形状を有し、摺動型を上型と摺動型の間に嵌装されたコイルばねにより下型に押し付けることを特徴とする布入り薄膜ダイヤフラム成形用金型、及び、基布の両面にゴムシートを積層してなる厚さ０.１〜０.５ｍｍの積層体を、該金型を用いて加圧、加熱し、加硫することを特徴とする布入り薄膜ダイヤフラムの製造方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上型、中型、摺動型及び下型からなる布入り薄膜ダイヤフラム成形用の金属製の金型であって、摺動型が中型内の空間を摺動して上下移動し、摺動型がコンボリューションに相当する凸形状又は凹形状を有し、下型がコンボリューションに相当する凹形状又は凸形状を有し、摺動型を上型と摺動型の間に嵌装されたコイルばねにより下型に押し付けることを特徴とする布入り薄膜ダイヤフラム成形用金型。
【請求項２】
基布の両面にゴムシートを積層してなる厚さ０.１〜０.５ｍｍの積層体を、上型、中型、摺動型及び下型からなり、摺動型がコンボリューションに相当する凸形状又は凹形状を有し、下型がコンボリューションに相当する凹形状又は凸形状を有する金属製の金型の摺動型と下型の間に載置し、上型と摺動型の間に嵌装されたコイルばねにより摺動型を下方に押し付けて積層体を加圧、加熱し、加硫することを特徴とする布入り薄膜ダイヤフラムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、布入り薄膜ダイヤフラム成形用金型及び布入り薄膜ダイヤフラムの製造方法
に関する。さらに詳しくは、本発明は、布入り薄膜ダイヤフラムを精度よく成形することができる耐久性に優れた金型及び該金型を用いる薄膜ダイヤフラムの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガソリンエンジンなどの気化器などには、コンボリューションを有する布入り薄膜ダイヤフラムが用いられる。図４は、ダイヤフラムの一例の平面図及び断面図である。このダイヤフラムは、フランジ１１、コンボリューション１２及びピストン１３から構成され、中央に金具をリベットで固定するための貫通穴１４を有する。ダイヤフラムに差圧が働くと、ダイヤフラムが変形してピストンの位置が変わる。図５は、差圧と変位量の関係を示すグラフの一例である。通常は、差圧が増加するときの差圧−変位量曲線と、差圧が減少するときの差圧−変位量曲線は一致せず、図５に見られるような弾性ヒステリシス曲線となる。
ダイヤフラムが正常に作動するためには、ダイヤフラムを長期間使用しても弾性ヒステリシス曲線の形状が変化しない長期安定性とともに、同一規格品として製造される多数のダイヤフラムが、すべて同じ弾性ヒステリシス曲線を有する必要がある。基布の両面に未加硫のゴムシートを積層してなる積層体を、上型と下型からなる二つ割金型を用いて加圧、加熱することにより、ゴムを加硫してダイヤフラムを成形するとき、引布の厚さの場所によるバラツキや、金型精度の問題で、上型と下型の当たり具合が微妙に変化して、形成されるコンボリューションの形状が一定せず、ダイヤフラムの品質にばらつきを生じやすい。この現象は、厚さが０.５ｍｍ以下であるような薄膜ダイヤフラムにおいて現れやすく、また、多数個どりの金型を用いて成形するときに現れやすい。
このために、現在ではシリコーンゴムからなる型を用いて、ダイヤフラムの加硫成形が行われている。すなわち、下型をコンボリューションに相当する凹形状を有する金属製の金型とし、上型をコンボリューションに相当する凸形状を有するシリコーンゴム型とし、金型とシリコーンゴム型により未加硫の積層体を加圧、加熱して加硫し、ダイヤフラムを成形する。シリコーンゴム型は弾性変形するので、上型と下型の当たり具合が微妙に変化しても下型の形状に追随し、金型の形状を正確に再現したダイヤフラムを得ることができる。
しかし、シリコーンゴム型には、熱劣化しやすいという問題がある。ダイヤフラムには、通常アクリロニトリルブタジエンゴムを使用し、１８０〜１９０℃で加硫する。シリコーンゴムは、１８０〜１９０℃においては長期間の耐久性がなく、いわゆるヘタリという現象を生じ、コンボリューションの高さが低くなり、成形されるダイヤフラムの形状が変わってくるので、新しいシリコーンゴム型と頻繁に交換する必要がある。このために、シリコーンゴム型の費用が、ダイヤフラムの製造コストのかなりの部分を占める。また、シリコーンゴム型の劣化の状態に常に注意しなければならないという工程管理上の負担も大きい。
このために、布入り薄膜ダイヤフラムを長期間安定して経済的に製造することができる布入り薄膜ダイヤフラム成形用金型及び布入り薄膜ダイヤフラムの製造方法が求められていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、布入り薄膜ダイヤフラムを精度よく成形することができる耐久性に優れた金型及び該金型を用いる薄膜ダイヤフラムの製造方法を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、ダイヤフラム成形用金型を上型、中型、摺動型及び下型で構成し、摺動型にコンボリューションに相当する凸形状又は凹形状を設け、下型にコンボリューションに相当する凹形状又は凸形状を設け、摺動型をコイルばねによって下型に押し付けることにより、所定の形状のコンボリューションを安定して形成し得ることを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
（１）上型、中型、摺動型及び下型からなる布入り薄膜ダイヤフラム成形用の金属製の金型であって、摺動型が中型内の空間を摺動して上下移動し、摺動型がコンボリューションに相当する凸形状又は凹形状を有し、下型がコンボリューションに相当する凹形状又は凸形状を有し、摺動型を上型と摺動型の間に嵌装されたコイルばねにより下型に押し付けることを特徴とする布入り薄膜ダイヤフラム成形用金型、及び、
（２）基布の両面にゴムシートを積層してなる厚さ０.１〜０.５ｍｍの積層体を、上型、中型、摺動型及び下型からなり、摺動型がコンボリューションに相当する凸形状又は凹形状を有し、下型がコンボリューションに相当する凹形状又は凸形状を有する金属製の金型の摺動型と下型の間に載置し、上型と摺動型の間に嵌装されたコイルばねにより摺動型を下方に押し付けて積層体を加圧、加熱し、加硫することを特徴とする布入り薄膜ダイヤフラムの製造方法、
を提供するものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の布入り薄膜ダイヤフラム成形用金型は、コンボリューションに相当する凸形状又は凹形状を有する金属製の摺動型を、コイルばねによりコンボリューションに相当する凹形状又は凸形状を有する下型に押し付けるので、寸法精度の高いコンボリューションを有するダイヤフラムを安定して製造することができ、金属製の摺動型は、従来使用されていたシリコーンゴム製の上型に比べるとはるかに長く使用することができ、ダイヤフラムの製造コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の布入り薄膜ダイヤフラム成形用金型は、上型、中型、摺動型及び下型からなる布入り薄膜ダイヤフラム成形用の金属製の金型であって、摺動型が中型内の空間を摺動して上下移動し、摺動型がコンボリューションに相当する凸形状又は凹形状を有し、下型がコンボリューションに相当する凹形状又は凸形状を有し、摺動型を上型と摺動型の間に嵌装されたコイルばねにより下型に押し付ける布入り薄膜ダイヤフラム成形用金型である。
図１は、本発明の布入り薄膜ダイヤフラム成形用金型の一態様の断面図である。本態様の金型は、上型１、中型２、摺動型３及び下型４からなる。摺動型は、中型内の空間を摺動して上下移動する。摺動型は、コンボリューションに相当する凸形状５を有し、下型は、コンボリューションに相当する凹形状６を有する。また、下型は、ダイヤフラムの貫通穴に対応する突起７を有し、摺動型は、該突起が嵌合する窪み８を有する。摺動型は、上型と摺動型の間に嵌装されたコイルばね９により、下型に押し付けられる。金型を開いて、基布の両面に未加硫のゴムシートを積層した積層体を、貫通穴を突起に嵌めて中型及び摺動型と下型との間に載置し、金型を閉じることにより、積層体はコイルばねの力により加圧されてコンボリューションの形状に変形し、加熱されることによりゴムが加硫し、正確なコンボリューションの形状を有するダイヤフラムが得られる。
本発明の布入り薄膜ダイヤフラム成形用金型において、上型と摺動型の間に嵌装するコイルばねの個数に特に制限はなく、図１に示すように１個とすることができ、あるいは、複数個のコイルばねを嵌装することもできる。図２は、本発明の布入り薄膜ダイヤフラム成形用金型の他の態様のコイルばねの位置を示す説明図である。本態様においては、中型２内の空間を摺動して上下移動する摺動型３と上型の間に５個のコイルばね９が嵌装されている。上型と摺動型の間に複数個のコイルばねを嵌装する場合、複数個のコイルばねは、コンボリューション１０の中心を通り、ダイヤフラムのピストンに垂直な直線を対称軸とする対称な位置にあることが好ましい。
【０００７】
本発明の布入り薄膜ダイヤフラム成形用金型は、多数個どりの金型とすることができる。図３は、本発明の布入り薄膜ダイヤフラム成形用金型の他の態様の斜視図及び断面図である。本態様の金型は、４個どり金型であり、上型１、４個の空間を有する中型２、４個の摺動型３及び下型４からなる。摺動型は、中型内の空間を摺動して上下移動する。摺動型は、コンボリューションに相当する凸形状５を有し、下型は、コンボリューションに相当する凹形状６を有する。また、下型は、ダイヤフラムの貫通穴に対応する突起７を有し、摺動型は、該突起が嵌合する窪み８を有する。摺動型は、上型と摺動型の間に嵌装されたコイルばね９により、下型に押し付けられる。金型を開いて、基布の両面に未加硫のゴムシートを積層した積層体を、貫通穴を突起に嵌めて中型及び摺動型と下型との間に載置し、金型を閉じることにより、積層体はコイルばねの力により加圧されてコンボリューションの形状に変形し、加熱されることによりゴムが加硫し、正確なコンボリューションの形状を有するダイヤフラムが得られる。
成形用金型を多数個どりとしたとき、それぞれのダイヤフラムを加圧する摺動型をたがいに独立させ、それぞれの摺動型にコイルばねを付けて下型に押し付けることにより、上型と下型の位置関係に微妙なずれを生じても、摺動型はコイルばねにより下型に押し付けられるので、摺動型と下型の位置関係は常に正常な状態を保ち、所定の形状のコンボリューションを有する布入り薄膜ダイヤフラムを安定して成形することができる。
本発明において、布入り薄膜ダイヤフラム成形用金型を多数個どりとするときは、４個どり、９個どり、１６個どり、２５個どり、３６個どり、４９個どりなどの２n個どりとし、縦と横の摺動型の数を等しくすることが好ましい。縦と横の摺動型の数を等しくすることにより、金型の接触面はほぼ正方形となり、未加硫ゴム積層体をバランスよく加圧して成形することができる。本発明において、多数個どりの成形用金型を用いるときは、個々のダイヤフラムごとに、ゴムシートを積層した積層体にスリットを入れ、隣接するダイヤフラム間において、引っ張りあいの影響が及ぶことを防ぐことが好ましい。
【０００８】
本発明の布入り薄膜ダイヤフラムの製造方法においては、基布の両面にゴムシートを積層してなる厚さ０.１〜０.５ｍｍの積層体を、上型、中型、摺動型及び下型からなり、摺動型がコンボリューションに相当する凸形状又は凹形状を有し、下型がコンボリューションに相当する凹形状又は凸形状を有する金属製の金型の摺動型と下型の間に載置し、上型と摺動型の間に嵌装されたコイルばねにより摺動型を下方に押し付けて積層体を加圧、加熱し、加硫する。
本発明方法に用いる基布に特に制限はないが、合成繊維製の薄い布であることが好ましく、例えば、２０〜５０ｄのポリエステル平織布などを挙げることができる。積層に使用する基布は、あらかじめ積層に使用するゴムと同種又は類似のゴムを溶解した溶液を用いてディップコーティングし、表面改質により接着性を向上しておくことが好ましい。
本発明方法に用いるゴムに特に制限はなく、例えば、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどから、ダイヤフラムの用途に応じた要求特性を満たすゴムを選択することができる。
本発明方法に用いるゴムシートの製造方法に特に制限はないが、カレンダー加工を好適に用いることができる。基布の両面に各１枚のシートを積層して厚さ０.１〜０.５ｍｍの未加硫の積層体とするので、シートの厚さはほぼ０.０５〜０.２５ｍｍとする。使用するカレンダー装置の形式に特に制限はなく、例えば、直列３本形、傾斜３本形、直列４本形、Ｌ形、逆Ｌ形、Ｚ形、傾斜Ｚ形、Ｓ形などを挙げることができる。ゴムシートを基布に積層する方法に特に制限はなく、例えば、直列３本形のカレンダー装置を用いてトッピングにより積層することができる。
【０００９】
本発明方法に用いる基布の両面にゴムシートを積層してなる積層体の厚さは、０.１〜０.５ｍｍであり、より好ましくは０.１２〜０.３５ｍｍである。積層体を加硫して成形することにより得られる布入り薄膜ダイヤフラムの厚さは、積層体の厚さとほぼ同じである。厚さ０.１ｍｍ未満の積層体を作製するための厚さ０.０５ｍｍ未満のゴムシートの製造は容易でなく、また、厚さ０.１ｍｍ未満の布入り薄膜ダイヤフラムの用途は限られている。厚さ０.５ｍｍを超える布入り薄膜ダイヤフラムは、製造が容易な他の方法又は他の材料で代用することができる。
本発明方法においては、基布の両面にゴムシートを積層してなる積層体を、あらかじめ一次加硫しておくことが好ましい。一次加硫により半加硫状態となった積層体は、金具をリベットで固定するための貫通穴を安定してあけることができ、一次加硫により半加硫状態となった積層体を本発明方法により加硫、成形することにより、積層体の中での基布の位置ずれを防ぎ、２層のゴムシートの中間に基布が位置する布入り薄膜ダイヤフラムを安定して製造することができる。一次加硫の条件に特に制限はないが、例えば、１５０〜１７０℃で０.５〜２時間、加圧下に加熱することにより、一次加硫を行うことができる。
本発明方法においては、上型、中型、摺動型及び下型からなり、摺動型がコンボリューションに相当する凸形状又は凹形状を有し、下型がコンボリューションに相当する凹形状又は凸形状を有する金属製の金型の中型及び摺動型と下型との間を開いて、一次加硫した積層体を下型の上に載置し、型を閉じて加圧、加熱することにより加硫し、コンボリューションを有する布入り薄膜ダイヤフラムを製造する。加熱条件に特に制限はなく、例えば、１８０〜２００℃で１〜７分加熱することができる。摺動型は上型と摺動型の間に嵌装されたコイルばねにより下方に押し付けられるので、多数個どりの金型であって、上型と下型の位置関係に微妙なずれを生じても、摺動型と下型の位置関係は正常に保たれ、所定の形状のコンボリューションを有する布入り薄膜ダイヤフラムを安定して製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１０】
本発明の布入り薄膜ダイヤフラム成形用金型は、全体が金属で構成されているので、従来のシリコーンゴム型のように消耗品として交換する必要がなく、ダイヤフラムの製造コストを大幅に下げることができる。本発明の布入り薄膜ダイヤフラム成形用金型は、１個のダイヤフラムごとに独立した摺動型を用いて成形するので、多数個どりの金型であって上型と下型の位置関係に微妙なずれを生じても、摺動型と下型の位置関係は正常に保たれ、所定の形状のコンボリューションを有する布入り薄膜ダイヤフラムを安定して製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の布入り薄膜ダイヤフラム成形用金型の一態様の断面図である。
【図２】本発明の布入り薄膜ダイヤフラム成形用金型の他の態様のコイルばねの位置を示す説明図である。
【図３】本発明の布入り薄膜ダイヤフラム成形用金型の他の態様の斜視図及び断面図である。
【図４】ダイヤフラムの一例の平面図及び断面図である。
【図５】差圧と変位量の関係を示すグラフの一例である。
【符号の説明】
【００１２】
１  上型
２  中型
３  摺動型
４  下型
５  凸形状
６  凹形状
７  突起
８  窪み
９  コイルばね
１０  コンボリューション
１１  フランジ
１２  コンボリューション
１３  ピストン
１４  貫通穴
【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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