(57)【要約】【課題】複雑な内面形状を有する中空状ゴム成形体を低コストで製造できるようにする。【解決手段】中空状ゴム成形体１０の製造方法は、中子２０を樹脂材で成形する中子成形工程と、中子成形工程で成形した中子２０を未加硫ゴムで被覆して未加硫ゴム成形体を成形する未加硫ゴム成形工程と、未加硫ゴム成形体を加硫する加硫工程と、加硫工程の後に中子２０を除去する中子除去工程とを備えている。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム材料を使用して中空部を有する成形体を製造する中空状ゴム成形体の製造方法において、
上記中空部の形状に相当する形状の中子を樹脂材及び無機材の少なくとも１つを使用して成形する中子成形工程と、
上記中子成形工程で成形した中子を該中子の一部が外部と接触可能となるように未加硫ゴムで被覆して未加硫ゴム成形体を成形する未加硫ゴム成形工程と、
上記未加硫ゴム成形体を加硫する加硫工程と、
上記加硫工程の後に上記中子を除去する中子除去工程とを備えたことを特徴とする中空状ゴム成形体の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の中空状ゴム成形体の製造方法において、
上記加硫工程では、上記未加硫ゴム成形体を成形型またはオートクレーブで加硫することを特徴とする中空状ゴム成形体の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の中空状ゴム成形体の製造方法において、
上記中子成形工程では、上記中子を熱可塑性樹脂材または熱硬化性樹脂材で成形し、
上記中子除去工程では、上記中子を加水分解、溶解または破砕して上記中空状ゴム成形体の内部から除去することを特徴とする中空状ゴム成形体の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載の中空状ゴム成形体の製造方法において、
上記中子成形工程では、上記中子を無機物で成形し、
上記中子除去工程では、上記中子を破砕して上記中空状ゴム成形体の内部から除去することを特徴とする中空状ゴム成形体の製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載の中空状ゴム成形体の製造方法において、
上記中子成形工程では、上記中子は無機物または有機物の粉体と、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂とで成形し、
上記中子除去工程では、上記中子を破砕して上記中空状ゴム成形体の内部から除去することを特徴とする中空状ゴム成形体の製造方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１つに記載の中空状ゴム成形体の製造方法において、
上記中子には、該中子を成形する材料とは別の材料によって予め成形された成形部材が挿入されていることを特徴とする中空状ゴム成形体の製造方法。
【請求項７】
請求項１に記載の中空状ゴム成形体の製造方法において、
上記中子成形工程では、上記中子に水溶性若しくは加水分解性の熱可塑性樹脂を塗布することを特徴とする中空状ゴム成形体の製造方法。
【請求項８】
請求項４に記載の中空状ゴム成形体の製造方法において、
無機物は、セラミック、セメント、ガラス、石膏の少なくとも１つであることを特徴とする中空状ゴム成形体の製造方法。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１つに記載された方法で製造されたことを特徴とする中空状ゴム成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム材料を使用して中空部を有する成形体を製造する製造方法及び中空状ゴム成形体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複雑な内面形状を有する中空状成形体を成形するために、複数の金属製の中子を複雑に組み合わせて型内に配置し、この型内に未加硫ゴムを充填し、未加硫ゴムに圧力を加え加温することによって加硫し、加硫後にゴムを気体で膨らませて中子を除去するか、中子を順に分解して内部から除去する方法が採られていた。
【０００３】
しかしながら、中子は除去しなければならないので、中子の形状には多くの制約を受ける。このため、中空状成形体の内面形状の設定自由度が低い場合がある。また、中空状成形体の開口部が小さくて中子を内部から除去できない場合もある。特に、中空状成形体を袋状の形状にすることや、複雑に入り組んだ内面形状にすることは困難であった。
【０００４】
例えば、特許文献１にはショックアブソーバーのダストカバーの製造方法が開示されている。このダストカバーは、蛇腹筒状の本体部に連設された筒状部を有しており、この筒状部の開口端面から本体部側へ離れた位置に、径方向内方へ突出し、周方向に互いに所定距離隔てて配置された突起部を形成したものである。ダストカバーを製造する際には、軸状の金属製中子の外周にゴム材料を加硫成形する加硫成形工程と、筒状部と中子との間に治具の先端部を差し込んで筒状部を中子からすくい上げた後、治具の先端部から圧縮エアーを吹き込み、ダストカバー全体を径方向外方へ膨張させた状態で、筒状部をクランプ爪で把持して軸方向に移動させることにより、ダストカバーを成形用中子から取り出す脱型工程とを行う。
【０００５】
また、特許文献２では、硬度の高い中空樹脂成形体の製造方法として、水溶性若しくは加水分解性の樹脂Ａを射出成形して中子を成形する工程と、樹脂Ａからなる中子を金型内に配置し、中子の周囲に非加水分解性で、かつ、疎水性の樹脂Ｂを樹脂Ａの融点よりも低い温度で射出成形して中子と一体化された成形体を得る工程と、加圧下、かつ、樹脂Ｂの融点よりも低い温度下でのオートクレープ養生により、中子を形成している樹脂Ｂのみを、成形体から除去して成形体に中空部を形成する工程とを行う方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１６９８９１号公報
【特許文献２】特開２００９−２３２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、中子が金属製であることから加工が難しくコストがかかるという問題がある。
【０００８】
また、特許文献２では、硬度の高い樹脂を使用して中空状成形体を成形するものであるが、分野によっては樹脂ではなく、ゴム材料を使用して中空状ゴム成形体を製造したいという要求がある。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、中子を用いて複雑な内面形状を有する中空状ゴム成形体を成形する場合に、中子を金属以外の材料からなるものとして複雑な形状を低コストで得ることができるようにすることにある。
【００１０】
また、付加価値が高く開口部の非常に小さいゴム成形体も製造できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、以下の発明をするに至った。
【００１２】
第１の発明は、
ゴム材料を使用して中空部を有する成形体を製造する中空状ゴム成形体の製造方法において、
上記中空部の形状に相当する形状の中子を樹脂材及び無機材の少なくとも１つを使用して成形する中子成形工程と、
上記中子成形工程で成形した中子を該中子の一部が外部と接触可能となるように未加硫ゴムで被覆して未加硫ゴム成形体を成形する未加硫ゴム成形工程と、
上記未加硫ゴム成形体を加硫する加硫工程と、
上記加硫工程の後に上記中子を除去する中子除去工程とを備えたことを特徴としている。
【００１３】
この構成によれば、中子が樹脂材及び無機材の少なくとも１つであるので、金属製とする場合に比べて複雑な形状が低コストで得られる。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明において、
上記加硫工程では、上記未加硫ゴム成形体を成形型またはオートクレーブで加硫することを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、中子によって中空状ゴム成形体の内面形状を成形しながら、中空状ゴム成形体の外面形状も成形することが可能になる。
【００１６】
第３の発明は、第１の発明において、
上記中子成形工程では、上記中子を熱可塑性樹脂材または熱硬化性樹脂材で成形し、
上記中子除去工程では、上記中子を加水分解、溶解または破砕して上記中空状ゴム成形体の内部から除去することを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、中子を中空状ゴム成形体の内部において破砕するので、例えば中空状ゴム成形体に小さな開口部しかなくても、その開口部から中子を除去することが可能になる。また、中空状ゴム成形体の内部形状が複雑であっても中子を破砕することで内部から除去することが可能になる。
【００１８】
また、中子を加水分解や溶解することなく、物理的な外力によって除去するので、中子を形成していた材料が汚染されたり劣化することはなく、再利用して中子の材料とすることが可能になる。
【００１９】
さらに、付加価値の高い中空状ゴム成形体では中子を加水分解または溶解して非常に小さな開口部から中子を除去することが可能になる。
【００２０】
第４の発明は、第１の発明において、
上記中子成形工程では、上記中子を無機物で成形し、
上記中子除去工程では、上記中子を破砕して上記中空状ゴム成形体の内部から除去することを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、中子が無機物からなるので、中子が硬く脆くなり、中子を破砕しやすくなる。これにより、中子を中空状ゴム成形体の内部から容易に除去することが可能になる。
【００２２】
第５の発明は、第１の発明において、
上記中子成形工程では、上記中子は無機物または有機物の粉体と、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂とで成形し、
上記中子除去工程では、上記中子を破砕して上記中空状ゴム成形体の内部から除去することを特徴とする。
【００２３】
この構成によれば、中子を成形するのに要する樹脂の使用量が低減されるので、中子が硬く脆くなり、中子を破砕しやすくなる。
【００２４】
また、熱可塑性の樹脂の場合は、加水分解や溶解によっても中子を除去することができる。
【００２５】
第６の発明は、第１から５のいずれか１つの発明において、
上記中子には、該中子を成形する材料とは別の材料によって予め成形された成形部材が挿入されていることを特徴とする。
【００２６】
この構成によれば、中子を成形するのに要する材料の使用量が低減される。また、中空状ゴム成形体の成形後に成形部材を中子から抜くと、その跡が空間となるので、中子の破砕が容易に行えるようになる。
【００２７】
第７の発明は、第１の発明において、
上記中子成形工程では、上記中子に水溶性若しくは加水分解性の熱可塑性樹脂を塗布することを特徴とする。
【００２８】
この構成によれば、中子を除去するときに、例えば蒸気によって熱可塑性樹脂を溶解させたり、加水分解によって熱可塑性樹脂を分解することで、中空状ゴム成形体の内面を平滑にすることが可能になる。また、中子のコストも低減される。
【００２９】
第８の発明は、第４の発明において、
無機物は、セラミック、セメント、ガラス、石膏の少なくとも１つであることを特徴とする。
【００３０】
この構成によれば、中子が硬く脆くなり、中子を破砕しやすくなる。これにより、中子を中空状ゴム成形体の内部から容易に除去することが可能になる。
【００３１】
第９の発明は、第１から８のいずれか１つの方法で製造されたことを特徴とする中空状ゴム成形体である。
【発明の効果】
【００３２】
第１の発明によれば、中子を用いて複雑な内面形状を有する中空状ゴム成形体を成形する場合に、中子を樹脂材及び無機材の少なくとも１つを使用して成形したので、複雑な形状を低コストで得ることができる。
【００３３】
第２の発明によれば、未加硫ゴム成形体を成形型またはオートクレーブで加硫するようにしたので、中空状ゴム成形体の内面形状及び外面形状の両方を成形することができる。
【００３４】
第３の発明によれば、中子を用いて複雑な内面形状を有する中空状ゴム成形体を成形でき、成形後には中子を加水分解、溶解または破砕するので、中空状ゴム成形体の開口部が小さくても中子を除去することができる。さらに、中子を破砕する場合は除去する際に破砕しているだけなので、再利用して中子を成形できる。よって、中空状ゴム成形体の製造コストを低減できる。
【００３５】
第４の発明によれば、中子が無機物からなるので、中子が硬く脆くなり、中子を容易に破砕できる。
【００３６】
第５の発明によれば、中子を成形するのに要する樹脂の使用量が低減されるので、中子が硬く脆くなり、中子を容易に破砕できる。
【００３７】
また、熱可塑性の樹脂の場合は、加水分解や溶解によっても中子を除去することができる。
【００３８】
第６の発明によれば、中子に、該中子を成形する材料とは別の材料によって予め成形された成形部材を挿入するようにしたので、中子を成形するのに要する材料の使用量を低減できる。また、中空状ゴム成形体の成形後に成形部材を中子から抜くことで、中子を容易に破砕できる。
【００３９】
第７の発明によれば、中子に水溶性若しくは加水分解性の熱可塑性樹脂を塗布するようにしたので、中子を除去した後に、中空状ゴム成形体の内面形状を平滑にすることができる。
【００４０】
第８の発明によれば、セメント、セラミック、ガラス、石膏の少なくとも１つで中子を成形するようにしたので、中子が硬く脆くなり、中子を容易に破砕できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施形態にかかる中空状ゴム成形体の断面図である。
【図２】中子の側面図である。
【図３】挿入部材の側面図である。
【図４】挿入部材が中子に挿入された状態の側面図である。
【図５】（ａ）は中子の成形型の断面図であり、（ｂ）は中子を成形した状態の（ａ）相当図である。
【図６】中空状ゴム成形体を成形した状態の成形型の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００４３】
（中空状ゴム成形体）
図１は、本発明の実施形態に係る中空状ゴム成形体１０の断面図である。中空状ゴム成形体１０を成形する際には、後述するが、中子２０及び挿入部材（成形部材）３０が使用される。
【００４４】
中空状ゴム成形体１０の内部には中空部１１が形成されている。中空状ゴム成形体１０の両端面には、開口部１２、１２が開口している。中空部１１は、開口部１２、１２と連通しており、開口部１２、１２によって外部に開放されている。中空部１１の内面形状は複雑な形状となっている。すなわち、中空部１１の内面には、開口部１２よりも大径の凹部１１ａが複数形成されている。
【００４５】
中空状ゴム成形体１０を構成するゴム材料としては、例えば、天然ゴム（ＮＲ）や、合成ゴムとして、ポリブタジエン系、ニトリル系、クロロプレン系などを挙げることができる。いずれも付加重合または共重合によって得られる。具体的には以下に示すものを使用することができる。例えば、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、ポリイソブチレン（ブチルゴム  ＩＩＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ、ＥＰＤＭ）、クロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、エピクロルヒドリンゴム（ＣＯ、ＥＣＯ）、ウレタンゴム（Ｕ）、シリコーンゴム（Ｑ）等を挙げることができ、これらのうち１種または２種以上を混合して使用することができる。
【００４６】
中空状ゴム成形体１０を構成するゴム材料に含まれる加硫剤としては、硫黄のほか過酸化物等を使用することができ、加える化学物質により、様々な特性を持つゴムを製造することができる。
【００４７】
硫黄加硫とは、生ゴムに硫黄を添加して熱を加えることにより、ゴム分子鎖間に起こる化学反応であり、硫黄成分が分子鎖と分子鎖を結合させて荒い網目状の構造を形成する。主鎖に二重結合を含むジエン系ゴムを中空状ゴム成形体１０の成形に使用する場合は、主に硫黄加硫を行う。ジエン系ゴムには、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ポリイソブチレン（ブチルゴム  ＩＩＲ）等がある。
【００４８】
過酸化物を使用する加硫とは、具体的には有機過酸化物を加硫剤として使用する加硫のことであり、パーオキサイド加硫ともいう。有機過酸化物とは、分子中に酸素−酸素結合を有する化合物のことをいい、加熱することで化学反応して２つのシロキサン鎖の間に炭素鎖からなる架橋を形成する。この反応をラジカル型という。
【００４９】
また、有機過酸化物としては、アルキル系パーオキサイドとアシル系パーオキサイドがあり、アルキル系はプレス成形、アシル系は押し出し成形に使用することができる。アルキル系パーオキサイドは、高い温度での成形が可能で、分解生成物が揮発しやすい肉厚製品に使用することができ、また、圧縮永久歪みが小さいという利点がある。アシル系パーオキサイドは、成形温度が低く、分解生成物が揮発しにくく、熱風加硫が可能であり、また、圧縮永久歪みが大きい。
【００５０】
また、ゴム材料は白金化合物を使用して加硫させるようにしてもよい。これは、付加型液状シリコーンとミラブル型シリコーンの両者に用いることができる。付加反応の特徴としては、分解生成物がほとんど残らない、臭気が少ない、引き裂き強さが向上する、圧縮永久歪みが小さい等が挙げられる。
【００５１】
加硫剤の働きを促進させる加硫助剤をゴム材料に添加することもできる。加硫助剤としは、例えば無機系の酸化亜鉛や酸化マグネシウム等、有機系のステアリン酸やアミン類等がある。加硫時間を短縮する目的で、チアゾール系を中心とした加硫促進剤を添加することもできる。
【００５２】
また、ゴム材料には顔料等を添加することもできる。
【００５３】
生ゴムと加硫剤や顔料とを混ぜ合わせる方法としてはロールを使用する方法がある。ゴム材料と加硫剤等をロールで練った後、一定の厚みにシーティングすればよい。その他にも、バンバリーミキサーや加圧ニーダーで混練した後、一定の厚みにシーティングして取り出す場合もある。
【００５４】
（中子）
図２は、中子２０の外形を示す側面図である。中子２０は、中空状ゴム成形体１０の中空部１１の形状に相当する形状を有している。中子２０には、テーパー孔２１が形成されている。テーパー孔２１は、該テーパー孔２１の長手方向一端部（図２における右端部）へ向かって徐々に縮径している。このテーパー孔２１は、後述する挿入部材３０によって中子２０の成形時に同時に成形されたものである。尚、テーパー孔２１には、中子２０の成形後から破砕されるまでの間、挿入部材３０が挿入されて閉塞されている。テーパー孔２１は形成しなくてもよく、この場合は挿入部材３０は使用しない。
【００５５】
中子２０を成形する材料としては、例えば、一般の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂材、無機材料、有機材料の粉体のうち、１種または任意の２種以上を混合してなる材料を用いることができる。
【００５６】
熱可塑性樹脂としては、例えばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡＣ）、テフロン（登録商標）（ポリテトラフルオロエチレン、ＰＴＦＥ）、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリルブタジエン樹脂）、ＡＳ樹脂（アクリルニトリルスチレン樹脂）、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）等を挙げることができ、これらのうち１種または任意の２種以上を混合して使用することができる。
【００５７】
中子２０の材料としては、耐熱性や強度の高いエンジニアリングプラスチックを使用することもできる。この場合、例えば、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ−ＰＰＥ、変性ＰＰＥ、ＰＰＯ）、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、グラスファイバー強化ポリエチレンテレフタレート（ＧＦ−ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ）等を挙げることができ、これらのうち１種または任意の２種以上を混合して使用することができる。この場合、中子２０が溶融するのを未然に防止できる。
【００５８】
上記エンジニアリングプラスチックよりも更に耐熱性や強度の高いスーパーエンジニアリングプラスチックを使用することもできる。この場合、例えば、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、非晶ポリアリレート（ＰＡＲ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）等を挙げることができ、これらのうち１種または任意の２種以上を混合して使用することができる。
【００５９】
また、中子２０の材料となる熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂（ＰＦ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、メラミン樹脂（ＭＦ）、尿素樹脂（ユリア樹脂、ＵＦ）、不飽和ポリエステル樹脂（ＵＰ）、アルキド樹脂、ポリウレタン（ＰＵＲ）、熱硬化性ポリイミド（ＰＩ）等を挙げることができ、これらのうち１種または任意の２種以上を混合して使用することができる。
【００６０】
中子２０を成形する際、熱硬化性樹脂を硬化剤と混合して射出後に硬化させることが可能である。硬化が終了した熱硬化性樹脂は硬く脆いので、中子２０を容易に破砕することが可能になる。
【００６１】
中子２０の材料となる無機物としては、例えば砂、粘土、セラミック（陶磁器）、ガラス、セメント、石膏等を挙げることができるが、中子２０の圧縮強度を維持するためには、陶磁器、ガラス、セメント、石膏等が好ましい。この場合、セメントや石膏は水を加えるだけで水和、硬化して圧縮強度の高い中子２０を形成でき、また、破砕する際には容易に破砕できるので有効である。
【００６２】
中子２０の圧縮強度をさらに高めるとともに、中子２０のコストを低減する手段としては、無機物または有機物の粉体やフィラーを、上記熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂に加えることができる。無機物の粉体としては、いわゆる体質顔料としての炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム等が挙げられ、さらに体積の大きいグラスファイバー、ガラス粒子、金属粒子、金属酸化物粒子が挙げられる。有機物の粉体としては、架橋した樹脂粉末や、セルロース粉末等が挙げられる。上記した無機物の粉体及び有機物の粉体は、これらのうち１種または任意の２種以上を混合して使用することができる。
【００６３】
中子２０を破砕する場合には、常温で柔軟性の低いＰＶＣ、ＰＳ、ＡＳ樹脂、ＰＭＭＡが好ましい。
【００６４】
有機溶剤に溶解する樹脂を単独または混合して中子２０を成形する場合は、加硫したゴムが溶解しない有機溶剤によって中子２０を溶解して除去することができる。
【００６５】
さらに、有機溶剤に溶解する樹脂を単独または混合した成分に、フィラーを混合する場合でも、加硫したゴムが溶解しない有機溶剤によって中子２０を溶解して除去することができる。
【００６６】
また、中子２０に水溶性若しくは加水分解性の熱可塑性樹脂を単独または混合して成形するが、塗布するようにしてもよい。水溶性若しくは加水分解性の樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、水溶性ナイロン、水溶性飽和ポリエステル、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、イソブチレン・無水マレイン酸共重合物、フェノール系水溶性樹脂等を挙げることができる。これらの樹脂はゴムのオートクレーブ加硫時に蒸気により溶解または加水分解して、加硫が終了する時点では、中空状ゴム成形体１０の例えば開口部１２から外部に自然に排出される。
【００６７】
また、無機物または有機物の粉体を水溶性若しくは加水分解性の熱可塑性樹脂に加えることもできる。
【００６８】
さらに、加硫して中子２０が一体化した状態で、水や温水に中子２０を溶解して除去するか、加硫したゴムが溶解せず中子２０のみ溶解する有機溶剤に中子２０を溶解して除去することもできる。
【００６９】
（挿入部材）
図３は、挿入部材３０の外形を示す側面図である。この挿入部材３０は、中子２０に挿入されるものである。
【００７０】
挿入部材３０は、棒状部３１と、鍔部３２とを有している。棒状部３１及び鍔部３２は、例えば金属材料で構成することができる。金属材料としては、例えば鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、チタン等が挙げられる。材料は、中子２０との相性や使用頻度等の条件から選択することができる。挿入部材３０は再利用可能となっている。
【００７１】
棒状部３１は、長手方向一端部（図３における右端部）に向かって徐々に縮径するテーパー状に形成されたものである。棒状部３１の外面には、予めシリコンやテフロン等を用いて離型処理を施しておくのが好ましい。離型処理は、メッキやプラズマ処理等であってもよい。離型処理を施すことにより、挿入部材３０を中子２０から容易に抜くことができる。挿入部材３０を中子２０から抜くことで、中子２０にはテーパー孔２１が形成されることになり、中子２０を破砕しやすくなる。尚、挿入部材３０を中子２０から抜く際には、挿入部材３０の細い側から太い側へ衝撃を加えれば容易に抜くことができるようになっている。
【００７２】
（中子の成形方法）
次に、中子２０の成形方法について説明する。中子２０の材料は上述した通りである。熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂と、無機物や有機物の粉体（フィラー）を使用する場合には、射出成形による成形方法が量産の面で好ましい。
【００７３】
無機物で中子２０を成形する場合には、砂、粘土、陶磁器、ガラス、セメント、石膏等をそれぞれ単独で使用することができる。陶磁器、ガラス等は成形した後、圧縮強度を高めるために焼成する必要があるが、セメント、石膏等は水と混合して型に流し込めば水和して硬化するので十分な圧縮強度を確保できる。
【００７４】
射出成形する場合には、例えば図５に示す成形型４０、４１を使用することができる。成形型４０、４１には、挿入部材３０を挟持する挟持面４０ａ、４１ａがそれぞれ形成されている。また、成形型４０、４１には、中子２０を成形するための成形面４０ｂ、４１ｂもそれぞれ形成されている。
【００７５】
成形型４０、４１は、例えば鉄、アルミ、ダイス鋼、高速度工具鋼、超硬合金、セラミック、樹脂等が挙げられるが、これらに限られるものではない。成形型４０、４１の成形面４０ｂ、４１ｂには、離型処理を施すのが好ましい。
【００７６】
まず、成形型４０、４１の内部に挿入部材３０を配置して成形型４０、４１を型閉じする。すると、挿入部材３０の両側が成形型４０、４１の挟持面４０ａ、４１ａによって挟持される。挿入部材３０と成形型４０、４１の成形面４０ｂ、４１ｂとの間にはキャビティが形成される。その後、図示しないゲートから中子２０の材料をキャビティに射出する。
【００７７】
このときの樹脂材料の温度は、樹脂がキャビティ内で流動し、かつ、分解しない温度であれば問題ないが、好ましくは１００℃以上４００℃以下であり、さらに好ましくは１５０℃以上３００℃以下である。特に８０℃以下では樹脂の流動性が悪くなり、樹脂を十分にキャビティに充填できない恐れがあるので好ましくない。樹脂材料の温度が４００℃を超えると樹脂材料の分解が起こってしまい好ましくない。
【００７８】
また、射出時の射出成形機のシリンダー温度は、１２０℃以上３５０℃以下が好ましく、さらに好ましくは１５０℃以上３００℃以下である。シリンダー温度が１２０℃よりも低いと、樹脂材料の温度が１００℃以上にならず、また、シリンダー温度が４００℃よりも高いと樹脂材料の温度が４００℃を超えるので好ましくない。
【００７９】
また、成形型４０、４１の成形面４０ｂ、４１ｂの温度は１０℃以上２００℃以下が好ましく、さらに好ましいのは２０℃以上１５０℃以下である。成形面４０ｂ、４１ｂの温度が１０℃よりも低いと、樹脂材料がキャビティで瞬時に冷却されて固化するので、充填が不十分になる。成形面４０ｂ、４１ｂの温度が２００℃よりも高いと、脱型時まで樹脂材料が軟化しており、所望の形状の中子２０が得られなくなるので好ましくない。
【００８０】
また、射出成形圧力は、３００Ｋｇｆ／ｃｍ２以上２５００Ｋｇｆ／ｃｍ２以下が好ましく、さらに好ましくは５００Ｋｇｆ／ｃｍ２以上２０００Ｋｇｆ／ｃｍ２以下である。射出成形圧力が３００Ｋｇｆ／ｃｍ２よりも低い場合には、樹脂材料をキャビティに十分に充填できなくなる。射出成形圧力が２５００Ｋｇｆ／ｃｍ２よりも高い場合には、射出成形装置に過剰な負荷がかかり好ましくない。
【００８１】
樹脂材料が射出成形時の水分の影響で発泡したり膨れたりするのを防止するために、予め樹脂材料を乾燥させておくのが好ましい。樹脂材料を乾燥させるときの温度は、４０℃以上１５０℃以下が好ましく、さらに好ましくは５０℃以上１００℃以下である。乾燥時間は３０分以上５時間以下が好ましく、さらに好ましくは１時間以上３時間以下である。
【００８２】
樹脂材料が成形型４０、４１内で冷却されて固化すると、挿入部材３０が挿入された状態で中子２０が得られる。以上が中子成形工程である。
【００８３】
中子成形工程では、挿入部材３０が挿入された状態で中子２０を成形するので、挿入部材３０の体積分、中子２０の樹脂使用量が削減されることになる。
【００８４】
また、中子成形工程では、中子２０に水溶性若しくは加水分解性の熱可塑性樹脂を塗布してもよい。
【００８５】
（中空状ゴム成形体の成形方法）
次に、中空状ゴム成形体１０の成形方法について説明する。中空状ゴム成形体１０の成形は、上記中子成形工程の後に行われる。
【００８６】
中空状ゴム成形体１０の材料は上述した通りである。成形時には、例えば図６に示す成形型５０、５１を使用することができる。
【００８７】
成形型５０、５１には、挿入部材３０及び中子２０の一部を挟持する挟持面５０ａ、５１ａがそれぞれ形成されている。また、成形型５０、５１には、中空状ゴム成形体１０を成形するための成形面５０ｂ、５１ｂもそれぞれ形成されている。
【００８８】
成形型５０、５１は、例えば鉄、アルミ、ダイス鋼、高速度工具鋼、超硬合金、セラミック、樹脂等が挙げられるが、これらに限られるものではない。成形型５０、５１の成形面５０ｂ、５１ｂには、離型処理を施すのが好ましい。
【００８９】
ゴム材料は成形型５０、５１の内部で加硫される。ゴム材料を加硫する方法としては、例えば圧縮成形方法、トランスファー成形方法、射出成形方法等を挙げることができる。この実施形態では、圧縮成形方法によるプレス加硫を行う。
【００９０】
プレス加硫の場合、始めに下側の成形型５１の成形面５１ｂに未加硫のゴム材料を仕込んでおき、その後、中子２０をセットする。
【００９１】
次いで、中子２０の全体を未加硫のゴム材料で被覆した後、上側の成形型５０を下側の成形型５１に載せて型締めする。これにより、ゴム材料によって未加硫ゴム成形体が成形される。この未加硫ゴム成形体は、成形型５０、５１の成形面５０ｂ、５１ｂと中子２０の外面とによってゴム材料が成形されてなるものである。このとき、ゴム材料の充填量が不足していると成形不良が発生するのでゴム材料の仕込量は多めにしておく。
【００９２】
このとき、ゴム硬度の異なる２種類以上の未加硫ゴムを互いに異なる場所に仕込んでおくこともできる。こうすることで、加硫後に得られた中空状ゴム成形体１０は、その部位によって硬度の異なる一体物の成形体とすることができる。尚、ゴムの硬度だけでなく、色を中空状ゴム成形体１０の部位によって変えることもできる。
【００９３】
プレス圧力は、機器にもよるが、１トン以上とする。加硫時の加熱温度は１２０℃以上１８０℃以下とし、時間は１０分以上４０分以下とする。
【００９４】
中子２０の材料として熱可塑性樹脂を用いた場合について説明する。中空状ゴム成形体１０の成形は極めて短時間で終了し、その後、加硫が始まるので、加硫時の熱が中子２０に伝達して中子２０が徐々に溶融する場合が考えられる。この中子２０が溶融したとしても、中空状ゴム成形体１０は加硫が進む前段階で既に成形が終わっていて、成形後の形状を維持したまま加硫が進んでいる。従って、中空状ゴム成形体１０の形状が一旦成形されれば、その後、中子２０が溶解したり、柔らかくなったとしても、中空状ゴム成形体１０の形状が崩れることはない。つまり、低コストの熱可塑性樹脂を中子２０の材料として使用することで、複雑な内面形状を自由に、かつ、低コストで設計することが可能になる。
【００９５】
また、ゴム材料を加硫する場合に射出成形方法を使用することもできる。この場合、中子２０を成形型５０、５１の内部に予めセットしておき、その後、高圧で可塑化されたゴム材料を成形型５０、５１の内部に射出し、２００℃前後の高温で加硫を行う。
【００９６】
また、加硫かんに未加硫ゴム成形体を入れ、その加硫かんに蒸気を直接吹き込んで高圧にして加硫してもよい。また、例えばタルクのような粉体を介して粉蒸し加硫する加硫方法を使用することもできる。
【００９７】
ゴム材料を構成する成分の配合にもよるが、粉蒸しの場合は８０℃以上２００℃以下の温度に加熱し、かつ、３．０Ｋｇ／ｃｍ２以上５．０Ｋｇ／ｃｍ２以下の圧力とし、４０分以上６０分以下の時間で加硫することができる。また、蒸気を直接吹き込む場合は、８０℃以上２００℃以下の温度に加熱し、かつ、２．０Ｋｇ／ｃｍ２以上４．０Ｋｇ／ｃｍ２以下の圧力とし、２０分以上３０分以下の時間で加硫することができる。
【００９８】
また、未加硫ゴム成形体に締布を螺旋状に巻き付けて、未加硫ゴム成形体の形状を維持したまま、加硫することもできる。
【００９９】
さらに、中空状ゴム成形体１０の強度を高めるために未加硫のゴム材料に基布を巻き付けた後、さらに未加硫のゴム材料を積層して加硫することもできる。基布の材質としては、例えば、綿、ナイロン、アラミド等を挙げることができる。
【０１００】
以上が加硫工程である。加硫工程では、中子２０が入った状態の中空状ゴム成形体１０が得られる。さらに中子２０の内部には挿入部材３０が挿入された状態となっている。この状態から最終製品としての中空状ゴム成形体１０を得る場合には、まず、挿入部材３０を中子２０から抜く。このとき、挿入部材３０がテーパー形状となっているので、挿入部材３０の細い側から太い側へ衝撃を加えることで挿入部材３０を容易に抜くことができる。挿入部材３０が抜けた中子２０の内部には、図２に示すテーパー孔２１が形成されることになるので、中子２０が中空状になる。
【０１０１】
その後、中空状ゴム成形体１０の内部において中子２０を破砕する。このとき、例えば中空状ゴム成形体１０の外側から破砕力（例えば衝撃や加圧力）を加える。破砕力は、中空状ゴム成形体１０を介して中子２０に伝わるので中子２０が破砕される。破砕力が作用した中子２０は中空状であるため、中実である場合に比べて容易に破砕することができる。また、中空状ゴム成形体１０の内面形状が複雑で中子２０が入り組んだ形状であっても、中空状ゴム成形体１０自体が破砕力によって弾性変形するので、中子２０の各部に確実に破砕力を作用させることができ、中子２０の隅々まで破砕できる。
【０１０２】
次いで、破砕した中子２０を中空状ゴム成形体１０の開口部１２から取り出す。このとき、中子２０は破砕して小さくなっているので開口部１２が小さくても容易に取り出すことができる。以上が中子除去工程である。
【０１０３】
中子２０は、物理的な外力によって中空状ゴム成形体１０の内部から除去するので、中子２０を形成していた材料が汚染されたり劣化することはなく、再利用して中子２０の材料とすることが可能になる。
【０１０４】
また、中子２０に水溶性若しくは加水分解性の熱可塑性樹脂を塗布している場合には、中子２０を除去するときに、例えば蒸気によって熱可塑性樹脂を溶解させたり、加水分解によって熱可塑性樹脂を分解することで、中空状ゴム成形体１０の内面を平滑にすることが可能になる。
【０１０５】
さらに、中子２０が水または有機溶剤に加水分解または溶解する場合、及びこれに粉体を混合する場合は、蒸気や熱水、有機溶剤を用いて非常に小さな開口部１２から中子２０を除去することが可能である。
【０１０６】
以上説明したように、この実施形態に係る中空状ゴム成形体１０及び中空状ゴム成形体１０の製造方法によれば、中子２０を用いて複雑な内面形状を有する中空状ゴム成形体１０を成形する場合に、樹脂材を使用して中子２０を成形したので、複雑な形状を低コストで得ることができる。また、無機物を使用して中子２０を成形した場合も同様に複雑な形状を低コストで得ることができる。
【０１０７】
また、未加硫ゴム成形体を成形型５０、５１またはオートクレーブで加硫するようにしたので、中空状ゴム成形体１０の内面形状及び外面形状の両方を成形することができる。
【０１０８】
また、中子２０を用いて複雑な内面形状を有する中空状ゴム成形体１０を成形した後、中子２０を破砕することができるので、中空状ゴム成形体１０の開口部１２が小さくても中子２０を除去することができる。さらに、中子２０を除去する際には破砕しているだけなので、再利用して中子２０を成形できる。よって、中空状ゴム成形体１０の製造コストをより一層低減できる。
【０１０９】
また、中子２０が無機物からなる場合には、中子２０が硬く脆くなり、中子２０を容易に破砕できる。
【０１１０】
また、中子２０に、中子２０を成形する材料とは別の材料によって予め成形された挿入部材３０を挿入するようにしたので、中子２０を成形するのに要する材料の使用量を低減できる。また、中空状ゴム成形体１０の成形後に挿入部材３０を中子２０から抜くことで、中子２０を中空状にして容易に破砕できる。
【０１１１】
さらに、付加価値の高いゴム成形体１０を成形する場合や開口部１２の非常に小さい場合は、中子２０を水によって加水分解する、有機溶剤によって溶解する、またはこれに粉体を混合する方法により、蒸気や熱水、有機溶剤で非常に小さな開口部から中子２０を除去することが可能である。
【実施例】
【０１１２】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【実施例１】
【０１１３】
挿入部材３０は鉄製とし、挿入部材３０の形状は図１に示す形状とした。
【０１１４】
中子２０の材料は、熱可塑性のポリビニルアルコール（株式会社クラレ製  クラレポパールＣＰ−１２１０）とした。このポリビニルアルコールは、８０℃で１時間乾燥させた。中子２０を射出成形する際の条件は、シリンダー温度が１７０℃であった。この条件で樹脂を成形して図４に示すような挿入部材３０が一体化した中子２０を得た。
【０１１５】
中空状ゴム成形体１０の材料は、天然ゴム１００．０重量部、炭酸カルシウム（白石工業株式会社製  白艶華Ｏ）５．０重量部、硫黄０．３３重量部、ステアリン酸（花王化学株式会社製  ５５０Ｖ）１．０重量部、カーボンブラック（三菱カーボンブラック株式会社製  ＭＣＦ＃８５０）５．０重量部である。これらをロールで練って５ｍｍ厚の未加硫ゴムシートを作成した。
【０１１６】
下側の成形型５１の成形面５１ｂに未加硫ゴムシートを敷き詰めた後、挿入部材３０及び中子２０を成形型５１に載置した。そして、上側の成形型５０を下側の成形型５１の上に載置して型締めした。これにより、中子２０が未加硫のゴム材料によって被覆される。
【０１１７】
次いで、成形型５０、５１を１５０トンプレスの熱板間に挿入し、１５２℃の温度で２０分間、加圧及び加熱をしてゴム材料を加硫した。
【０１１８】
しかる後、成形型５０、５１を型開きし、中空状ゴム成形体１０を中子２０及び挿入部材３０と共に脱型した。冷却後、バリをハサミで切除した。そして、挿入部材３０の細い方から太い方に金槌で衝撃を加えると、挿入部材３０が中子２０から容易に抜けた。これにより中子２０が中空状になる。
【０１１９】
挿入部材３０を抜いた後、中空状ゴム成形体１０を金槌で外側から叩いて中子２０に破砕力を作用させると、中子２０が容易に破砕した。破砕した中子２０は中空状ゴム成形体１０の開口部１２から除去できた。これにより、内面形状が複雑で、かつ、開口部１２が小さい中空状ゴム成形体１０が得られた。
【０１２０】
中空状ゴム成形体１０から除去した破砕状態にある中子２０は再び中子２０を成形する材料として利用することができる。
【実施例２】
【０１２１】
挿入部材３０は実施例１と同じである。また、実施例１と同様にして未加硫ゴムシートを作成した。中子２０は、石膏を使用して形成した。
【０１２２】
未加硫ゴムシートを中子２０に巻き付けることによって中子２０を未加硫ゴムで被覆し、未加硫ゴム成形体を得た。その未加硫ゴム成形体の上に綿の布を強く巻き付けて外面形状を整えた。
【０１２３】
加硫かんに未加硫ゴム成形体を入れて、１５０℃の温度、及び２．８Ｋｇ／ｃｍ２の圧力となるように、蒸気を２０分間直接吹き込んで未加硫ゴム成形体を加硫した。
【０１２４】
その後、加硫かんを減圧、冷却した後、加硫かんの蓋を開けて中空状ゴム成形体１０を取り出した。取り出した後、挿入部材３０の細い方から太い方に金槌で衝撃を加えると、挿入部材３０が中子２０から容易に抜けた。これにより中子２０が中空状になる。
【０１２５】
その後、中空状ゴム成形体１０を金槌で外側から叩いて中子２０に破砕力を作用させると、中子２０が容易に破砕した。破砕した中子２０は中空状ゴム成形体１０の開口部１２から除去できた。最後に、綿の布を除去した。これにより、内面形状が複雑で、かつ、開口部１２が小さい中空状ゴム成形体１０が得られた。
【実施例３】
【０１２６】
実施例１と同様にして中子２０と挿入部材３０が一体化した中空状ゴム成形体１０を得た。これを９５℃の攪拌した熱水で４８時間溶解処理をした。中空状ゴム成形体１０を回収すると、中子２０の材料であったＰＶＡが熱水に溶解してなくなり、挿入部材３０が分離した中空状ゴム成形体１０が得られた。
【実施例４】
【０１２７】
実施例１と同様に５ｍｍ厚の未加硫ゴムシートを作製した。このシートを加硫した場合の硬度（ＪＩＳ  Ａ）は５０であった。
【０１２８】
同様にして別のゴム原料を用いて未加硫ゴムシートを作製した。このゴム原料は、実施例１の炭酸カルシウムを５０．０重量部、カーボンブラックを５０．０重量部に変更したものである。このシートを加硫した場合の硬度（ＪＩＳ  Ａ）は６０であった。
【０１２９】
硬度６０となる未加硫ゴムシートを成形型５０に敷き詰めた後、購入部材３０及び中子２０を成形型５１に載置した。中子２０の上には硬度５０となる未加硫ゴムシートを敷き詰めた後、型締めし、成形型５０、５１を１５０トンプレスの熱板間に挿入し、１５２℃の温度で２０分間、加圧及び加熱をして両方のゴムシートを加硫した。
【０１３０】
実施例１と同様に中子２０を除去したところ、成形型５０で成形された部位と、成形型５１で成形された部位とで硬度が異なり、内面形状が複雑で、かつ、開口部１２が小さい中空状ゴム成形体１０が得られた。
【０１３１】
尚、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
以上説明したように、本発明は、例えば内面形状が複雑な中空状ゴム成形体を得る場合に使用することができる。
【符号の説明】
【０１３３】
１０            中空状ゴム成形体
２０            中子
３０            挿入部材（成形部材）
４０、４１      中子の成形型
５０、５１      中空状ゴム成形体の成形型
【図１】
2016000514.tif 000003
【図２】
2016000514.tif 000004
【図３】
2016000514.tif 000005
【図４】
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【図５】
2016000514.tif 000007
【図６】
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