(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定寸法のダイスとニップルを先端に設けたシリンダーおよびそのシリンダーの内部に上下に動き得るピストンからなる圧縮押出機のシリンダー内に、パーオキサイド（加硫剤）および充填剤を含むパーフルオロゴムコンパウンドのゴムシートを積み重ねた状態で挿入し、シリンダー外周に取付けたバンドヒーターでシリンダー内を加硫剤が反応しない温度に温め、ピストンを下降させ、均一に配合されたパーフルオロゴムコンパウンドを未加硫な状態で押出して連続したチューブ体を形成し、次いで、該チューブ体内に所定寸法の金属棒を挿入した状態でプレス金型にセットし、所定温度にて所定時間加圧プレスすることにより一次加硫を行い、次いで、金属棒を引き抜いて電気炉中で二次加硫を行う、パーフルオロゴムチューブの製造方法。
【請求項２】
請求項１の未加硫の連続チューブ体を比重が１．５ないし２の液体中に浸漬した状態で所定時間加圧、加熱することにより加硫する、パーフルオロゴムチューブの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は特殊な用途に用いられる高性能であるが高価格なパーフルオロゴムチューブの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パーフルオロゴムはその特性が耐熱性，耐薬品性，耐有機溶剤性に極めて優れたものであるので、Ｏ−リングなどとしては半導体産業分野，化学工業分野，医療分野などの特殊な用途に使用される。従って規格寸法のＯ−リングなどの加工は、ほぼ確立されているが、チューブやフリーサイズのＯ−リングなどはその成形品が望まれているにも関わらず、成形加工時のロスが少なく、精度の高い成形法が見出されていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
パーフルオロゴムは、前述した如く、その特性は極めて優れた物であるが、反面極めて高価であり、限定された所に限定された量だけ使用される事が多い。従ってパーフルオロゴムの成形加工品，特にチューブやフリーサイズのＯ−リングなどでは要求される個数も少数である場合が多いので、加工数量も少ないことが多い。
【０００４】
一般にゴムの成形加工では多量の成形ロスが発生する。特にチューブ状や紐状の成形加工はダイスとニップルを先端に取付けたスクリュー押出機で押出するので、温度条件，スクリュー回転数，スクリューへのゴムの供給などが一定になり押出が安定化するまでに時間がかかり、従ってチューブや紐の寸法が要求される精度になるまでに可成りの量の成形ロスを発生することになる。その成形ロスは、押出時に加熱されるので一部加硫しており、再生できない場合が多い。押出が安定してから大量に生産するのであれば相対的なロス量は減少するが、少量の生産の場合には相対ロス量は大きくなり、原料の無駄が多く従って製品コストの増加につながることになる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少数量のゴム加工品，特にチューブ状の加工品やフリーサイズのＯ−リングをロス率を少なく加工する方法を種々検討した結果、以下に示す２つの工程を経ることにより解決されることを見出した。まず第一の工程は従来一般的に用いられているスクリュー押出機に代わり、所定寸法のダイスとニップルを先端に設えたシリンダーおよびそのシリンダー内に上下に動き得るピストンからなる圧縮押出機のシリンダー内に、パーオキサイド（加硫剤）および充填剤を含むパーフルオロゴムコンパウンドのゴムシートを積み重ねた状態で挿入し、シリンダー外周に取付けたバンドヒーターでシリンダー内を加硫剤が反応しない温度に温め、ピストンを下降させ、均一に配合されたパーフルオロゴムコンパウンドを未加硫な状態で押出して連続したチューブ体を形成して、所定の長さに切断する。次の第二工程は、チューブの加工においては、該チューブ内に所定寸法の金属棒を挿入した状態でプレス用金型にセットし、所定温度にて所定時間加圧プレスすることにより一次加硫を行い、次いで金属棒を引き抜いた後に電気炉中で２次加硫を行う。
【０００６】
【作用】
本発明の製造方法について詳述する。まず圧縮押出金型について説明する。図１で符号２は、トーピードとニップルを一体した部品であり、図１（ｂ）はこの部品の斜視図である。符号１と符号３はダイスを示している。これらのダイスとニップルを図２の（ｃ）に示したシリンダー４にボルトで取付け組立てた押出型の全体こう製図を図２（ｂ）に示す。図２（ａ）に示したピストン５はこのシリンダー内を上下にスムーズに動くことの出来るように寸法が調整されている。各部品とシリンダー及びピストンは鉄の場合にはクロムメッキなどのメッキを処すことも本発明の実施に当たっては有効な手段である。
【０００７】
【第１工程】
この押出型を用いてチューブを押出加工する方法について説明する。充填剤と加硫剤が正確に配合されたゴムシートから図３に示した打ち抜き刃を用いて円板状のものを複数枚打ち抜き、ダイス，ニップルの取り付けられた押出型（図２（ｂ））のシリンダー４中に積み重ね状態に挿入する。ゴムシートの挿入に当たっては空気の混入を避けるため、ピストンでゆるく加圧と減圧を繰り返しながら挿入すると容易に挿入することができる。
【０００８】
次いで押出型のシリンダー外周にバンドヒーター６を密接状態で取付け、押出型を圧縮機に取付けた状態を図４に示す。図４に於いてＡは圧縮機を示し、６はバンドヒーターを７はシリンダー中に充填されたゴム材料であり、８は押出されたチューブ状ゴム加工品を表している。押出に当たっては、バンドヒーターの加熱によりゴム材質の流動を良好にして圧縮機によりピストンを下降することにより行い、所定寸法の未加硫ないし、一部加硫の進んだチューブ状のゴム加工品が得られる。
【０００９】
図５は他の押出方法を示す。台座Ｃに取付けられた押出型は、寸切ボルトＥをハンドルＦを回転することによりピストン５を下降する機構である。このような安価で簡便な器具でも本発明の目的を達成することができる。
【００１０】
かくして押出されたゴムチューブは、未加硫ないし一部加硫の進んだ半加硫状態であり、このままでは物理的化学的性質が不充分で使用することはできないので、加圧加熱下で加硫を行うが、一般にゴムの加硫方法としては種々のものが提案され実施されている。本発明のパーフルオロゴム材料の場合には、加熱時の変形が起こりやすいこと、加硫剤としてパーオキサイドが使用されるので酸素が加硫反応を阻害する触媒毒として働くので加硫方法も制限される。次に、本発明に適した２種類の方法につき、チューブ成形の場合を例にして説明する。
【００１１】
まず第一の方法は加熱プレス圧縮方法である。前述した押出チューブを所定の長さに切断し、チューブ内に内径とほぼ等しい金属棒を挿入し、外径と等しい溝を掘った金型にセットし、所定温度で所定時間加熱プレスした後、金属棒を引き抜き無加圧で電気炉中で２次加硫を行う。金型中での加熱圧縮は、ほぼ酸素遮断で行われるので極めて有効な方法であるが、成形加工品の長さに制限がある。この加熱圧縮に使用する圧縮用金型の一例を図６に示す。図６でＧは主金型であり中央部にプレス加硫するべきチューブ８の外径に見合った溝ｇが設けられている。Ｊは、圧力逃げ防止用の補助金型で、主金型の両端部にビス止めされるが、主金型の溝ｇと同じ位置に焼入れロット棒Ｋの径よりやや大きめの溝が設けられている。Ｈはロット棒Ｋの両端を固定する金具であり、Ｉはロット棒Ｋに張力を与えるアジャスターである。アジャスト機構はｉとｉ’のボルトとナットを調節することにより片方の固定金具を動かしてロット棒Ｋに張力を与える。ナットｉの中心には、ロット棒Ｋが通るための貫通孔が開けられている。
【００１２】
チューブを加硫する今一つの方法は蒸気加圧の方法である。パーオキサイド加硫系のパーフルオロゴムを加硫するに当たっては、一般的に用いられる単純な加硫缶中に未加硫物を入れて、加圧蒸気を圧入する方法は良好な方法ではない。その理由は加硫は進行するが、加熱時における変形が著しく、特に成形加工品が加硫缶と接触する部位は変形したり、接触しなかった部分と加硫後の肌の艶が異なる現象が認められるからである。この不良現象を避けるには、比重がパーフルオロゴムに近い液体中に未加硫の加工ゴム成形品を浸漬した状態で蒸気加熱する方法が有効である。浸漬液としては、各種のシリコン油、含フッ素のオイル例えばダイフロイルの商品名で市販されている低分子量のポリクロロトリフルオロエチンや、エーテル結合を有するパーフルオロ低分子量体などが用いられる。また炭酸カルシュームや水酸化カリウムなどの濃厚水溶液，炭酸バリウムの水懸濁液なども用いられる。浸漬液の比重は１．５ないし２．０の範囲のものが好ましい。これらの液体を加硫缶中に満たし、未加硫成形加工品を浸漬した後蒸気にて加圧加硫を行えば成形加工品同士または、加硫缶内壁との接触を防ぎながら加硫を行うことができる。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【実施例１】
内径３０ｍｍ、外径８０ｍｍ、長さ１２０ｍｍの金属性シリンダー及びシリンダー中に密接状態でスムーズに上下できる長さ１２０ｍｍのピストンを用意した。このシリンダーの先に図１に示す如き３分割されたダイス，ニップルを取付けた。主要な寸法を示すと、ダイス入口径はピストン内径に等しく３０ｍｍとし、出口の径は２．４ｍｍ，ランド長５ｍｍとした。トーピードとニップルは一体化され、トーピードは短径約９ｍｍ、長径約２８ｍｍの楕円形に近い形であり、ニップルは０．９ｍｍ径，長さ１０ｍｍであり、このトーピードとニップルが図１の２の如く４点支持の状態でダイスに溶接されている。ダイスの角度θは約２０度である。これらの部品はいずれもクロムメッキを施した。これらの部品をボルトでシリンダーに取付け圧縮押出型として組立てた。
【００１６】
使用したゴム材料はダイキン工業（株）社製の商品名ダイエルパーフルオロＧＡ・５５で、パーオキサイド系加硫剤、カーボン粉末その他の添加剤が均一に配合されているものを使用した。この未加硫ゴムを約３ｍｍ厚みのシート状とし、このシートから図２に示す打ち抜き刃を用いて３０ｍｍ径の円板を２５枚打ち抜き、シリンダー中に重ねて充填した。充填に当たっては、シリンダーを手で軽く押すことにより圧力を加えた。充填した重量は大略１００グラムである。
【００１７】
シリンダー外周にバンドヒーターを取付け、スライダックにて電圧を調節することによりシリンダーの温度を９０℃に保ち、図４に示す如く油圧万能試験機（島津製作所製ユニバーサルテストマシン）にセットした。ピストンの降下速度を５０ｍｍ／ｍｉｎに調節しながら押出を行うことにより、外径約３．１ｍｍ内径約１．１ｍｍのなめらかな肌を持った未加硫チューブ５ｍを得た。約１５グラムの未加硫ゴムがダイス部に残存した。なお押出圧力は総圧約１．５ｔｏｎであった。ダイス部に残存したゴムは、取り出さずに新しくシリンダーにゴムを充填して引き続き押出に使用することができることを確認した。
【００１８】
この押出工程で得た未加硫チューブを５１０ｍｍの長さに切断し、別に用意した１．１ｍｍ径長さ７００ｍｍの焼入れロット棒をチューブ中に挿入した。このチューブが取付けられた状態のロット棒を図６に示す如き、３ｍｍ径の直線溝が設けられた上下分割の圧縮金型Ｇにセットする。金型にセットするには図６のＧの主金型中に未加硫ゴムチューブを溝の中にセットし、ゴムチューブのかぶっていない両端部のロット棒を固定金具Ｈに固定し、アジャスターＩによりロット棒に張力を加える。なを主金型の両端には、圧力逃げ防止用の補助金型Ｊが取付けられている。この圧縮金型を熱プレスに取付け加圧下１８０℃に２０分間保つことにより１次加硫を行った。金型から取り外し、ロット棒を引き抜き、１８０℃に温度調節された電気炉中で４時間加熱、２次加硫を行ない外径３ｍｍ、内径１ｍｍの柔軟なチューブを得た。
【００１９】
【実施例２】
実施例１に使用した押出型のシリンダーとピストンは同じものを用い、ダイスとニップルは別途用意したものを使用して外径約４ｍｍ、内径約２ｍｍのパーフルオロゴムチューブを押出した。ニップルには、内径０．５ｍｍの細穴を開け、トーピードを通して外部と連結されている。押出された５００ｍｍ長さの未加硫チューブ中に２ｍｍ径の焼き入れロット棒を挿入し、実施例１と同様に圧縮金型で１次加硫を行い、ロット棒を引き抜いた後２次加硫を行って内径２ｍｍ、外径４ｍｍのチューブを成形することができた。
【００２０】
【実施例３】
実施例１ないし２と同様な方法により、内径４ｍｍ、外径６ｍｍ及び外径６ｍｍ、内径８ｍｍ、長さ約５０ｍｍのパーフルオロゴムチューブを得た。これらのチューブはいずれもアセトンに浸漬しても溶解したり膨潤することはなかった。
【００２１】
【比較例】
図７に示した形状のダイスを図１のニップル２の代わりに他のダイス１及び３と共にシリンダーに取付け、実験例１に用いたと同じダイエルパーフルオロＧＡ・５５を用いて線径約４ｍｍの紐状体を押出した。この紐状体１メートルの両端を４５度斜めカットし、上下２分割の４ｍｍ径の溝を設けてある金型（長さ１０ｃｍ）中に斜めカットした両端部を重ね合わせた状態で２００℃ １０分間加熱プレスすることにより加硫すると同時に接合した。次いで他の未加硫部分をステップ加硫することにより全体を加硫し、次いで１８０℃４時間オーブン加硫し、線径４ｍｍ、径３２ｃｍのフリーサイズＯリングを得た。
【００２２】
【発明の効果】
本発明のパーフルオロゴムチューブの製造方法に依れば、加工ロスが少なく、且つ精度高く容易に加工することができる。なお本発明で得られた各種サイズのパーフルオロゴムチューブは、アセトン，メチルエチルケトン等のケトン類、ジメチルホルムアミドなどアミド類等の輸送用チューブとして何らの膨潤もなく使用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は本発明のチューブ成形加工の押出工程で使用するダイス１及び３とニップル２である。図１（ｂ）はニップル２の斜視図である。
【図２】図２（ａ）はピストンの平面図，図２（ｃ）はシリンダーの平面図，図２（ｂ）は図１のダイス，ニップルを組み込んだ押出型の平面図である。
【図３】図３（ａ）は打ち抜き刃の上面図であり、（ｂ）は平面図である。
【図４】押出金型を圧縮機に取付けた状態を示す図である。
【図５】押出金型を押出治具は取付けた状態を示す図である。
【図６】チューブを圧縮プレス加硫する金型の斜視図である。
【図７】図１のニップル２と同寸法のダイスを示す斜視図である。
【符号の説明】
１  ダイス
２  ニップル
３  ダイス
４  シリンダー
５  ピストン
６  バンドヒーター
７  ゴムコンパウンド
８  押出されたゴム
Ａ  圧縮機
Ｂ  金型受け台
Ｃ  台座
Ｄ  フレーム
Ｅ  寸切ボルト
Ｆ  ハンドル
Ｇ  主金型
Ｈ  固定金型
Ｉ  アジャスター
Ｊ  補助金型
ｋ  ロット棒
ｇ  主金型の溝
ｉ  ボルト
ｉ’  ナット
Θ  ダイス角度
【図１】
0003903349.tif 000002
【図２】
0003903349.tif 000003
【図３】
0003903349.tif 000004
【図４】
0003903349.tif 000005
【図５】
0003903349.tif 000006
【図６】
0003903349.tif 000007
【図７】
0003903349.tif 000008