JP4318278B2 - 円筒状繊維補強ゴム成形体の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は円筒状繊維補強ゴム成形体の製造方法に関し、詳しくは、内側ゴム層と補強層と外側ゴム層とを有し、特に円筒体周方向に強固な補強を施した円筒状繊維補強ゴム成形体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
標記円筒状繊維補強ゴム成形体において、内部に高圧流体を通過させ、軸に対して直角方向に変位する円筒体として可とう伸縮継手、ゴム継手等の可とう管は公知である。かかる可とう管は、一般的には通過する液体と接触する内側ゴム層と外層とからなり、外層は内側ゴム層の外側の補強繊維層、外側ゴム層を有し、必要な場合には補強繊維層と外側ゴム層との間や内側ゴム層と補強繊維層との間にリング状ないしコイル状の補強金属層（補強体層とも称する）や外側ゴム層の外面に織布層が設けられる。そして補強繊維層は、簾状のコードに未加硫ゴム組成物をカレンダーロール等によりトッピングした後、該コードが裁断方向に対して所定角となるように裁断したいわゆるトッピングコードを少なくとも２層積層し、各層のコードが所定の角度を形成するように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、高圧の液体を封入し、あるいはゲル状の樹脂、エラストマーあるいは比較的容易に変形する金属（鉛、錫など）を封入したまま、強い圧縮応力を負荷した状態で軸に対して直角方向に変位する円筒体、例えば、免震ゴムの中心軸として使用する等の免振構造体などとして使用する可とう管が要求されている。かかる用途に従来の可とう管を使用すると、補強層を構成する繊維がバイアス状に配置されているために高い内圧と付加される圧縮応力により管径が膨張し、補強繊維層が破壊されて内容物が漏出し、機能を発揮できなくなる。
【０００４】
このような内圧上昇による管の破壊防止のために、以下の方法が考えられる。
（１）簾状のコードを使用したトッピングコードを、繊維配列が周方向になるように配設する。
【０００５】
（２）従来の可とう管に採用されている金属コイル補強層を設ける。
【０００６】
しかし、上記（１）の方法によれば、トッピングコードの接続部が発生し、高い内圧に耐える可とう管とすることが困難である。また（２）の金属コイル補強層を設けると、同じ管内径にすると管外径が大きくなり、例えば免振ゴムに形成された孔に嵌挿できなくなり、しかも可とう性が低下するという問題が生じる。そこで、本発明の目的は、上記従来技術の有する問題点に鑑みて、高い内圧に対する破壊強度が大きく、しかも管軸に対して直角方向への変位に対する可とう性が大きく、それでいて生産性が高く、従って製造コストを低減可能な円筒状繊維補強ゴム成形体の製造方法を提供することにある。
【００１０】
更に、本発明に係る円筒状繊維補強ゴム成形体の製造方法の特徴構成は、マンドレル上に内側ゴム層を構成する第１の未加硫ゴム層を形成し、この第１の未加硫ゴム層上に、単一線または撚り線の表面に未加硫ゴムが被覆された連続した１本の被覆補強線を密接して隣り合うようにらせん状に巻回して補強層を形成し、更に補強層上に外側ゴム層を構成する第２の未加硫ゴム層を形成して未加硫成形体とし、前記未加硫成形体を加熱加硫することにある。
【００１１】
この構成による円筒状繊維補強ゴム成形体の製造方法によれば、補強線の材質を選択することにより用途に応じた強度の補強層を得ることができると共に、高い内圧に対する破壊強度が大きく、しかも管軸に対して直角方向への変位に対する可とう性が大きな円筒状繊維補強ゴム成形体を、殊更複雑な処理工程を要することなく、それでいて高い生産性にて、従って低い製造コストにて製造することができた。
【００１２】
未加硫ゴムが被覆された連続した１本の被覆補強線は、押出機を用いて連続的に容易に製造することが可能である。また押出機を使用して製造した未加硫ゴムが被覆された連続した１本の被覆補強線を連続して使用することにより、補強線の巻回の間隔、角度等を目的に応じて任意に設定可能であり、しかも従来のトッピングコードを使用する場合と比較して内側ゴム層／補強層、補強層／外側ゴム層の接着が強く安定したものとなる。
補強線は、１層あたり１本の繊維が連続してコイル状に巻回されているが、かかる繊維の層は複数層形成されてもよい。２層構造の場合には、１層目と２層目の補強線のらせんは逆方向であることが、バランスのよい補強層が形成できるので好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、押出装置を用いた補強線に未加硫ゴム組成物を被覆するトッピング工程を示す概略構成図である。この例では、補強線としてコードを使用した例を示す。従って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、トッピングモノコードと称する。
【００１４】
押出機１０のシリンダー部２の先端にはダイス４が装着されており、このダイス４に、リール等（図示せず）から巻き戻された原料コード６が送給され、ここで未加硫ゴム組成物が被覆されてトッピングモノコード８として送り出される。原料コード６としては、撚り線、単一線のいずれをも使用することができるが、以下では、モノコード（撚り線）を使用した例を示す。
【００１５】
送り出されたトッピングモノコード８をマンドレル上に積層加工する場合は、被積層体であるワークをコンピューターにより移動させて繊維配列が所定の方向、長さ、角度などの設計条件を充たすようにすることが好ましい。
【００１６】
トッピングモノコード８の断面形状は、用途などに応じて適宜設定され、特に限定されるものではなく、その具体例を図２に示す。図２（ａ）は菱形あるいは平行四辺形に近い断面を有する例であり、図２（ｂ）は正方形、図２（ｃ）は円形、図２（ｄ）は台形の例を示す。いずれも原料コード６は、未加硫ゴム組成物７により被覆されている。未加硫ゴム組成物の層の厚さは、設定コード間隔に応じて適宜設定される。この内、図２（ｃ）に示す断面円形のトッピングモノコードは、モノコードの周囲に未加硫ゴム組成物を均等に被覆しているのでバランス性に優れると共に無駄がなく、しかもマンドレルに連続的に巻き付けていくことにより、内外面が略平行な円筒体が形成できるので、管軸芯と直角方向に対する変形作用に対して無理なく変位可能となり、周方向への膨張作用に対しても大きな引張抵抗を発揮し、変形し難い円筒状繊維補強ゴム成形体を構成できて好ましい。
【００１７】
上記トッピングモノコード８を使用し、マンドレル上に補強層を形成して、円筒状繊維補強ゴム成形体を製造する方法を、以下に説明する。
【００１８】
図３は本発明の円筒状繊維補強ゴム成形体の例を示したものであり、補強ゴム可とう管の１種であって、内部に高圧の流体や膨潤ゲル状の樹脂、鉛、錫などの比較的容易に変形する材料を封入した状態で、管の軸芯に対して直交方向の成分を有する応力による変形が生じる用途に使用される。このような可とう管においては、トッピングコードは内側ゴム層の周囲にらせん状に、即ち管の軸芯に対して直交方向であるラジアル方向に配置される。このような可とう管においては、特にコードの配列の均一性の高いことが重要であり、不均一な部分が存在すると、その部分で高い内圧によって管が破損して内部充填物が漏洩するおそれが生じる。従来のトッピングコードを使用すると、ジョイント部が不可避的に発生し、またコード間隔の均一性確保が困難であり、強度上問題があって改善が望まれていたが、本実施形態の場合は、そのような問題点を確実に改善できることになる。
【００１９】
上記円筒状繊維補強ゴム成形体において、トッピングモノコード８はマンドレル１５上に形成された内側ゴム層となる未加硫ゴム組成物層１７上に、図３に示すように、らせん状に巻き付けられる。トッピングモノコードの巻き付けは、例えば、図１に示した押出装置から送り出されるトッピングモノコードをマンドレルに供給し、かつマンドレルを所定の回転速度にて回転させつつ、軸芯に平行に所定速度にて移動することにより行うことができる。
【００２０】
この方法により、補強層にはジョイント部がなくなり、コード間隔の均一性を高めることができる。その結果、図４（マンドレルは省略してある）に示すように、従来のトッピングコードを使用した場合と比較して、強度的に均一性の高い円管状補強ゴム成形体を得ることができる。
【００２１】
図３に示した円筒状繊維補強ゴム成形体においては、補強層の上に、さらに図示したコードと逆らせん方向に第２層目のコードを巻き付けて２層構造の補強層を形成してもよいし、更に繰り返し積層して２層以上の構造としてもよい。最終的には、補強層上に外側ゴム層を更に被覆し、加硫処理して形成体を得る。
【００２２】
本発明におけるトッピングモノコードは、加工に際して連続的に使用するが、加工上必要な場合には、一部において切断してもよい。それでもなお従来のトッピングコードを使用した場合に比較してコードが露出する端面は少ない。
【００２３】
本発明のトッピングモノコードによる補強層と従来の簾状トッピングコードとを併用して補強層を構成してもよい。従来の簾状トッピングコードによる補強は、部分的であってもよい。
【００２４】
本発明に使用する原料のうち、トッピングコードを形成する未加硫ゴム組成物は、公知のゴム組成物を適宜用途に応じて選択して使用する。内側ゴム層構成ゴムと外側ゴム層構成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。可とう管、可とう管継手、ゴムホース等においては、通常、外層に耐久性に優れたゴム材料が使用され、内層には内部を通過する流体に応じた特性を有するゴム材料が使用される。流体との接触面には、ポリ四フッ化エチレンチューブ、ポリエチレンテレフタレートチューブ等の熱可塑性樹脂チューブ、熱可塑性エラストマーなどを使用することが好ましい。
【００２５】
補強層の外層には、必要に応じてさらに鋼鉄製リング、コイル状補強金具などの公知の補強部材を使用してもよく、最外層には磨耗防止のための補強用織布層を設けてもよい。可とう継手などの管状成形体においては、必要に応じてフランジ等の接続部を設けることもできる。
【００２６】
補強層を構成するトッピングコードも、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可能である。具体的には、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、ナイロン６６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、スチールコード、ガラス繊維、カーボンファイバー等が例示される。これらの補強線のなかでも、本発明の円筒状繊維補強ゴム成形体においては、スチールコード、高強力繊維の使用が好ましい。かかる繊維の使用により、より高い内圧に耐える円筒状繊維補強ゴム成形体を得ることができる。
【００２７】
繊維は、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、強度と柔軟性に優れている点からマルチフィラメント糸をコードとすることが好ましい。
【００２８】
コードとして使用する繊維は、必要に応じて予め接着性を向上させる処理をすることは好適な態様であり、例えばポリエステル繊維やポリアミド繊維に対してはフェノール樹脂処理などの樹脂処理が、またガラス繊維に対してはシランカップリング剤やチタンカップリング剤などのカップリング剤処理が、またスチールコードに対しては黄銅メッキが、それぞれ好適例として挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る円筒状繊維補強ゴム成形体の補強層を形成するためのトッピング工程を示す概略構成図
【図２】トッピングモノコードの断面形状例を示す断面図
【図３】本発明に係る円筒状繊維補強ゴム成形体の製造方法を説明する斜視図
【図４】トッピングモノコードを積層した円筒状繊維補強ゴム成形体の半断面図
【符号の説明】
８ 補強層
１５ マンドレル
１７ 内側ゴム層

Claims (1)

1. マンドレル上に内側ゴム層を構成する第１の未加硫ゴム層を形成し、この第１の未加硫ゴム層上に、単一線または撚り線の表面に未加硫ゴムが被覆された連続した１本の被覆補強線を密接して隣り合うようにらせん状に巻回して補強層を形成し、更に補強層上に外側ゴム層を構成する第２の未加硫ゴム層を形成して未加硫成形体とし、前記未加硫成形体を加熱加硫する円筒状繊維補強ゴム成形体の製造方法。

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