(57)【要約】【課題】生産効率が低下することなく、金型内の未加硫ゴムを均一に加熱してバックラインディングの発生を防止することが可能なゴムロールの製造方法を提供する。【解決手段】芯金２とともに未加硫ゴム１３を金型１に仕込み、未加硫ゴム１３を加圧下で芯金２側及び金型１側の両側から加熱して加硫させるゴムロールの製造方法であって、未加硫ゴム１３を加圧する前に、金型１を予め加硫温度よりも１０℃〜６０℃低い温度で予熱する。【選択図】図１
2007118546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯金とともに未加硫ゴムを金型に仕込み、前記未加硫ゴムを加圧下で芯金側及び金型側の両側から加熱して加硫させるゴムロールの製造方法であって、前記未加硫ゴムを加圧する前に、前記金型を予め加硫温度よりも低い温度で予熱することを特徴とするゴムロールの製造方法。
【請求項２】
前記予熱温度が、前記加硫温度よりも１０℃〜６０℃低い温度であることを特徴とする請求項１記載のゴムロールの製造方法。
【請求項３】
前記芯金と金型とに熱媒体を循環させて加熱することを特徴とする請求項１又は２記載のゴムロールの製造方法。
【請求項４】
前記芯金が中空に形成され、該中空部に熱媒体を導入して芯金を加熱することを特徴とする請求項３記載のゴムロールの製造方法。
【請求項５】
前記金型が分割型の金型であり、該金型に前記未加硫ゴムを挟み込んで加圧するにあたり、前記未加硫ゴムに対する加圧力が、前記未加硫ゴムが加硫温度に達したときに、金型が閉じる圧力である請求項１〜４のいずれかに記載のゴムロールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、芯金付ゴムロールの製造方法に関するものであり、特にスクイーズポンプ用のゴムローラやソリッドタイヤのように大型のゴムロールに好適なゴムロールの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的な小型の芯金付ゴムロールを製造する方法としては、特許文献１に示すように、芯金及び未加硫ゴムを二つ割金型に仕込み、金型を熱盤で加圧する方法が知られている。この方法では、未加硫ゴムは金型側からしか加熱されないため、ゴムロールのゴム厚が厚くなると、芯金近傍の内部ゴムよりも先に金型近傍の表面ゴムが加温されて流動化する。
【０００３】
流動化した表面ゴムは、金型割面あるいはベントホールから流出し、それに伴って金型の隙間が小さくなる。最終的には金型が完全に閉じた状態となって表面ゴムの加硫が進行する。
【０００４】
ところが、この時点では内部ゴムは十分に加熱されておらず、その後、内部ゴムが加熱により膨張しても外部にゴムが流出できず、図５に示すように、割面から未加硫の内部ゴムが表面ゴムの被膜を突き破って表面に露出する、いわゆるバックラインディングと呼ばれる現象が発生する。
【０００５】
バックラインディングが発生すると、ゴムロールの表面の一部がえぐり取られたり、また、えぐれが発生せずとも、ゴムロールの表面に外部ゴムと内部ゴムの界面が露出し、その部分からロールの劣化が進行するといった問題が生じていた。
【特許文献１】特開２０００−２８３１４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記問題を解決する方法として、金型に仕込んだ未加硫ゴムを金型側および芯金側より同時に加熱することにより、未加硫ゴムを均一に加熱することも考えられる。しかしながら、単に金型側と芯金側とを同時に加熱しただけでは、内部に気泡が残留したり、十分に水分が抜けず、耐久性や強度等のゴム特性に問題があった。また、室温付近から金型及び芯金の加熱を開始すると、１回の圧縮成形に要する時間が長くなり生産効率が低下するといった問題もあった。
【０００７】
そこで、本発明では、上記問題に鑑み、生産効率が低下することなく、金型内の未加硫ゴムを均一に加熱してバックラインディングの発生を防止することが可能なゴムロール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、本発明者らが鋭意検討したところ、前述のゴム特性の問題は、金型と芯金とでは熱容量が異なることから両者の昇温速度に相違が生じ、結果的に未加硫ゴムを均一に加硫することができなくなることが大きな原因の一つとなっており、特に未加硫ゴムの加硫が始まる温度（加硫温度）に到達する時間のずれがゴム特性に大きく影響を与えていることを見いだした。
【０００９】
本発明は上記知見を基に完成されたものであり、その特徴とするところは、芯金とともに未加硫ゴムを金型に仕込み、未加硫ゴムを加圧下で芯金側及び金型側の両側から加熱して加硫させるゴムロールの製造方法であって、未加硫ゴムを加圧する前に、金型を予め加硫温度よりも低い温度で予熱することにある。
【００１０】
上記構成によれば、熱容量の大きい金型を予め予熱することで、１回の成形時間が長くなるのを抑制しつつ、予熱した金型と予熱しない芯金とを同時に加熱することで、金型近傍の未加硫ゴム（表面ゴムという）と、芯金近傍の未加硫ゴム（内部ゴムという）とで加硫温度に到達するまでの時間をおおよそ揃えることが可能となる。
【００１１】
これにより、未加硫ゴム全体として良好な流動性を確保することができ、バックラインディングの発生を防止することが可能であるとともに、内部残留気泡や水分を十分金型外に排出することが可能となる。また、表面ゴム及び内部ゴムの加硫処理が同時に終了するので、接着力やゴム特性が高度に安定した製品を得ることができる。予熱温度としては、未加硫ゴムの加硫が開始される加硫温度よりも１０℃〜６０℃低い温度であることが好ましい。
【００１２】
金型および芯金の加熱方式としては、特に限定されず、例えば、金型にヒータを埋設したり、芯金を電気抵抗加熱することが可能であるが、金型側及び芯金側に同じ熱媒体を循環させて加熱する方式を採用すれば、熱源を一つにすることで設備を簡素化することができ、生産コストを抑制することが可能となる。ここで、熱媒体としては、水蒸気や空気などの気体媒体や、シリコーンオイルなどの液体媒体を挙げることができる。ただ、加熱能力や設備上の経済性を考慮すれば、金型及び芯金の温度コントロールが容易な液体媒体を使用するのが好ましい。
【００１３】
具体的に、金型側と芯金側とに熱媒体を循環させて加熱するためには、芯金として中空のものを用い、該中空部に熱媒体を導入して加熱するとともに、金型外周面に熱媒体が流通可能なジャケットを形成し、このジャケット内と中空部との間で熱媒体を循環させることが可能である。
【００１４】
未加硫ゴムを加圧するには、金型として分割型の金型を用い、この金型の間に未加硫ゴムを挟みこんで加圧すればよい。このとき、未加硫ゴムに対する加圧力としては、未加硫ゴムが加硫温度に達したときに、金型が閉じる圧力に設定するのが望ましい。
【００１５】
すなわち、未加硫ゴムは、加硫が始まる直前が最も粘度が低くなる。したがって、未加硫ゴムがこの粘度になったときに金型の割面から押出されるように予め金型の加圧力を設定しておけばよい。このようにできるだけ金型の割面が閉じるタイミングを遅くすることで、バックラインディングの原因となる内圧の上昇を抑制することができる。
【００１６】
上述のごとく、未加硫ゴムに対する加圧力を適正に調節するためには、バネ等の弾性体の圧縮力を利用するのが好ましい。
【００１７】
本発明に係るゴムロールの製造方法は、バックラインディングが発生しやすい大口径又は肉厚のゴムロールに対して特に有効に用いることができる。ここで、大口径とは、ロール径がφ２００ｍｍ以上のものを意味し、肉厚とはロール厚が２０ｍｍ以上のものを意味する。なお、本発明でゴムロールとは、ソリッドタイヤを含む意味である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、芯金とともに未加硫ゴムを金型に仕込み、未加硫ゴムを加圧下で芯金側及び金型側の両側から加熱して加硫させる前に、金型を予め加硫温度よりも低い温度で予熱したため、生産効率が低下することなく、金型内の未加硫ゴムを均一に加熱してバックラインディングの発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係るゴムロールの製造方法を実施するために用いる金型の概略断面図であり、金型を組み合せた直後の状態を示している。金型１は、全体形状が円筒状に形成されており、金型内部には金型の中心軸Ａと同心状に金型円筒状の芯金２が収容可能とされている。金型１は、上下２分割型の金型であり、上型３及び下型４とから構成されている。芯金２を金型１に収容した状態で芯金２と、上型３及び下型４の内面との間には未加硫ゴム１３が収容されるスペースが形成されている。
【００２０】
金型１には、上型３と下型４とを組み合せた状態で芯金２の位置を固定する固定手段５と、固定手段５によって芯金２の位置を固定したまま、上型３によって未加硫ゴム１３に圧力を加えるための加圧手段８とが設けられている。以下、固定手段５及び加圧手段８について説明する。
【００２１】
固定手段５は、上型押え部材６と下型押え部材７と、スペーサー１２とを備えている。下型押え部材７は、棒状の本体部７ａと、本体部７ａの一端に拡径形成された下型の押え部７ｂと、本体部７ａの他端に連設された雄ネジ部７ｃとから構成されている。本体部７ａは、上型３の上面中央及び下型４の下面中央にそれぞれ形成された開口３ａ及び４ａに挿通可能とされている。
【００２２】
上型３の開口３ａは、芯金２の外径と同径に形成されている。そして、芯金２の上部には芯金２の外径と同径に形成されたスペーサー１２が配されており、このスペーサー１２により開口３ａが塞がれる。スペーサー１２の厚みは、上型３と下型４とを組み合せた状態で上型３の上面とスペーサー１２の外面とが面一か、あるいはスペーサー１２の外面の方がやや高くなるようにする。スペーサー１２の中央には本体部７ａが挿通可能な貫通孔が形成されている。
【００２３】
上型押え部材６は、円盤状に形成されており、その径は上型３に形成された開口３ａよりも大径とされている。上型押え部材６の中央には、下型押え部材７の雄ネジ部７ｃが挿通可能な貫通孔６ａが形成されている。
【００２４】
上記構成の固定手段５をセットするには、本体部７ａを雄ネジ部７ｃを先頭にして下型の開口４ａから上型の開口３ａに挿通させる。ついで、本体部７ａにスペーサー１２を外装した後、雄ネジ部７ｃを上型押え部材６の貫通孔６ａに挿入し、雄ネジ部７ｃの先端部からナット１４を締めこんで上型押え部材６と下型押え部材７とを固定する。これにより、下型４及び芯金２は、上型押え部材６及びスペーサー１２と押え部７ｂとで挟み込まれて固定される。
【００２５】
加圧手段８は、図２に示すように、上型押え部材６に形成されたネジ穴６ｂに螺着される回転体９と、回転体９の底面に形成される凹部９ａに勘合される加圧体１０と、該加圧体１０と回転体９との間に介在される弾性体１１とを備えており、加圧体１０は、回転体９の回転軸Ｂ方向に摺動自在とされている。なお、ネジ穴６ｂの位置は、芯金２よりも半径方向外方に形成されている。
【００２６】
上記構成の加圧手段８において、上型３と下型４とを加圧するには、先ず、固定手段５をセットした状態で、回転体９を回転させて加圧体１０が上型３に当接する位置まで下降させる。次に、加圧体１０が上型３に当接した位置からさらに所定回数だけ回転体９を回転下降させることにより弾性体１１が圧縮され、その圧縮力により加圧体１０が上型３を下方に押圧する。
【００２７】
これにより、スペーサー１２に圧力をかけることなく、上型３にのみ圧力をかけることが可能となる。なお、加圧手段８は、金型１に加える加圧力に応じて設置する数を調整することが可能である。また、本実施形態では、小さなスペースで大きなバネ反力を得ることが可能であることから、弾性体１１として皿ばねを交互に組み合せ（直列組み合せ）たものを使用しているが、これに限らず、コイルバネ等の適当な弾性体を用いることができる。
【００２８】
上型３及び下型４の外周面には、金型を加熱するために熱媒体Ｃが流通可能とされたジャケット３ａ及び４ａが形成されている。また、中空の芯金２の内部には、芯金２を加熱するための熱媒体Ｃの流通路２ａが形成されている。熱媒体Ｃは、図示しないオイルバスに加熱した状態で貯蔵されており、流通路２ａ又はジャケット３ａ、４ａのいずれか一方又は両方に切替え供給可能とされている。
【００２９】
次に、上述の金型１を用いた本発明に係るゴムロールの製造方法について説明する。先ず、ジャケット３ａ及び４ａにのみ熱媒体Ｃを流通させ、上型３及び下型４が未加硫ゴム１３の加硫温度よりも１０℃〜６０℃低い温度になるように予熱しておく。
【００３０】
そして、下型４の開口４ａに本体部７ａを挿通させ、そこに未加硫ゴム１３が巻きつけられた芯金２を下型４に収容し、そこへ上型３を組み合わせることにより、芯金２及び未加硫ゴム１３を金型１に仕込む。なお、中空の芯金２の内部の熱媒体Ｃの流通路２ａは環状に形成されており、芯金２の中心部は本体部７ａが挿通可能とされている。
【００３１】
次いで、前述のごとく、金型１に固定手段５をセットし、加圧手段８により上型３を介して未加硫ゴム１３に対して所定の圧力を加える。加圧開始とともに、ジャケット３ａ及び４ａと、芯金２の流通路２ａの両方に熱媒体Ｃを循環させて加熱する。このとき、熱媒体Ｃの温度は、加硫温度よりも１０℃〜３０℃程度高い温度に設定するのが好ましい。
【００３２】
以上のように、金型１を予め予熱し、加圧開始とともに芯金２側と金型１側の両側から加熱することで表面ゴムと内部ゴムとで加硫温度に到達するまでの時間を揃えることが可能となる。
【００３３】
未加硫ゴム１３の表面ゴム及び内部ゴムの温度が加硫温度に近づくと、ゴム粘度が低下して徐々に金型１の割面１ａから流出することにより上型３が下降し、表面ゴム及び内部ゴムが加硫温度に到達したときには、図３に示すように、上型３と下型４との間の割面１ａの隙間はない状態となる。このあと、さらに未加硫ゴムを加熱することにより、加硫が進み、最終的には高度に加硫した芯金付きゴムロールを得ることができる。
【実施例】
【００３４】
上記実施形態で説明したゴムロールの製造方法によりゴムロールを製造し、そのときの未加硫ゴムの温度変化及び製品の特性について調べた。製品サイズは、芯金外径（ゴム内径）がφ３００ｍｍ、ゴム外径（金型内径）がφ３８０ｍｍ、ゴム厚さ４０ｍｍ芯金長さ４００ｍｍとした。
【００３５】
未加硫ゴムとしては天然ゴム（加硫温度１３０℃）を使用した。熱媒体としては、シリコーンオイルを使用し、金型の予熱温度は８５℃で、加圧後にジャケット３ａ及び４ａと流通路２ａとを循環させるオイル温度は１５０℃とした。未加硫ゴムの温度チャートを図４に示す。
【００３６】
図４より、金型は熱容量が大きいため、その昇温速度が遅くなっているのに対して、芯金は熱容量が小さいため、昇温速度が速くなっていることが判る。したがって、金型を８５℃に予熱することで未加硫ゴムの表面ゴム及び内部ゴムが加硫温度に到達する時間をおおよそ揃えることが可能となる。また、割面１ａの隙間は、加硫温度に到達する少し前にゼロとなり、これにより、精度のよい成形が可能となる。
【００３７】
得られたゴムロールは、バックラインディングの発生はなく、全体に均一な加硫処理により高物性であった。具体的に、従来の熱盤プレス方式で成形したゴムロールと比較すると、本発明品の外径寸法精度がφ３８０±０．５と高精度であったのに対し、従来品ではφ３８０±１．５と変動が大きいことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に用いる金型の組合わせ直後の状態を示す概略断面図
【図２】図１の一部拡大図
【図３】図１に示す金型の成形後の状態を示す斜視図
【図４】本発明に係るゴムロール製造方法による未加硫ゴムの昇温チャート図
【図５】従来のバックラインディングの発生を示す図
【符号の説明】
【００３９】
１        金型
１ａ      割面
２        芯金
２ａ      流通路
３        上型
４        下型
５        固定手段
６        上型押え部材
６ａ      貫通孔
６ｂ      ネジ穴
７        下型押え部材
７ａ      本体部
７ｂ      押え部
７ｃ      雄ネジ部
８        加圧手段
９        回転体
９ａ      凹部
１０        加圧体
１１        バネ
１２        スペーサー
１３        未加硫ゴム
１４        ナット
Ｃ        熱媒体
【図１】
2007118546.tif 000003
【図２】
2007118546.tif 000004
【図３】
2007118546.tif 000005
【図４】
2007118546.tif 000006
【図５】
2007118546.tif 000007