JP2013208759A - ゴム製品の成形方法、成形用金型および成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ゴム製品を製造する際の材料歩留まりを向上させる。
【解決手段】成形用金型は、共通凹部１１ａが形成された共通型１１と、共通凹部１１ａとにより予備成形用キャビティ１４を構成する予備成形凹部１２ａが形成された予備成形型１２と、共通凹部１１ａとにより製品成形用キャビティ２１を構成する本成形凹部１３ａが形成された本成形型１３とを備えている。予備成形用キャビティ１４に未加硫ゴム材料を注入して予備成形体Ｇａが成形される。予備成形型１２を共通型１１から分離して共通型１１に予備成形体Ｇａを残したまま共通型１１に本成形型１３を組み合わせて予備成形体Ｇａを加熱して加硫成形することによりゴム製品Ｇｂが製造される。
【選択図】図１

Description

本発明は、成形用金型のキャビティ内にゴム材料を注入して加熱し、ゴム製品を加硫成形するゴム製品の成形技術に関する。

ゴム製品の成形方法において、金型を用いた成形方法としては、コンプレッション成形法、トランスファ成形法および射出成形法等がある。これらの成形法には、通常、２つ以上に型割りされた成形用金型が用いられ、型割りされた金型を組み合わせることによってそれぞれの型割りされた金型に形成された凹部が組み合わされて製品形状に対応したキャビティが構成される。

射出成形法つまりインジェクション成形法は、金型のキャビティ内にインジェクタから未加硫ゴム材料を加圧注入し、金型内にて加硫してゴム製品を成形する成形方法である。射出シリンダの加圧室内に供給された未加硫ゴム材料を、射出シリンダ内のスクリュないしプランジャによって射出シリンダの先端に設けられたインジェクタノズルから加圧保持された成形用金型のキャビティ内に注入孔を介して注入され、キャビティ内に注入された未加硫ゴム材料は、成形用金型内で加熱されて製品形状に加硫成形される。

一方、トランスファ成形法は、金型のキャビティに連通する加圧室が型割りされた一方の金型（ポット型）に形成されており、加圧室に供給された未加硫ゴム材料は、加圧室に挿入されるプランジャつまりピストンによってキャビティに加圧注入され、キャビティ内に注入された未加硫ゴム材料は、加圧保持された成形用金型内で加熱されて製品形状に加硫成形される。

コンプレッション成形法は、型割りした金型のキャビティ内に当該キャビティ容積よりも若干大きい容積を有する未加硫ゴム材料を投入し、型割りした金型を組み合わせて加圧保持（型締め）し、キャビティ内に投入された未加硫ゴム材料は、キャビティの形状に合わせて変形するとともに、加圧保持された成形用金型内で加熱されて製品形状に加硫成形される。このとき、投入された未加硫ゴム材料の容積をキャビティよりも若干大きくすることで、キャビティ内の内圧を高めて、キャビティの隅々にまでゴム材料が充填されるようにゴム材料の一部を金型外にオーバーフローさせる。

特許文献１には、トランスファ成形法によりＯリングを成形するため、下金型とこれに突き当てられる上金型とを有する成形装置が記載されている。この成形装置は、上部に断熱材部を介してポット部が取り付けられており、当該ポット部には成形材料収容凹部が形成されている。成形材料収容凹部に供給されたゴム材料は、ポット部の成形材料収容凹部にピストンを挿入することにより成形材料収容凹部からスプルー及び流入孔を介してキャビティに注入される。

特許文献２には、ゴム製品をトランスファ成形法により複数同時に安定的に成形するために、固定金型とこれとの間に多数の成形品を得るキャビティを形成し、当該キャビティに連通するポット部を上面に有する中間金型に加え、予備成形金型と平板状の予備成型品を得るキャビティを形成する可動型とを有する成形装置が記載されている。

この成形装置は、予備成形により平板状に成形されたゴム材料を、予備成形型を移動させて、基材受け部に投入し、予備成形型をそのままプランジャとして使用し投入されたゴム材料を加圧することによって、それぞれの成形品を得るキャビティに注入される。

特開２０１０−２３２３１号公報 特開２０００−８３４号公報

トランスファ成形法は、未加硫ゴム材料を製品キャビティ内に注入するための機構、すなわちポット部及び注入孔、つまり注入ゲートを成形用金型に一体に設けたものであるため、特殊な機構を有するホットプレス機を必要としない。また、未加硫ゴムを加圧状態で圧入できるため、コンプレッション成形法に比較して、金型外へのゴム材料のオーバーフーを大幅に少なくすることができる。

しかしながら、製品キャビティ内に充填された未加硫ゴムを加硫するために、成形用金型を加硫温度に加熱したとき、ポット型内の残留ゴム及び注入ゲート内のゴム材料も加硫されてしまうため、それぞれ、ポットバリ、注入ゲートバリとして廃棄しなければならず、材料歩留まりの改善が十分でないうえ、ポットバリおよび注入ゲートバリをショット毎に取り除く手間が必要となるという問題がある。

また、トランスファ成形法において、ポット部から製品キャビティに連通する注入ゲートを避けて、ポット部と製品形成用金型間に断熱材を挟み込んだ状態で一体化したものがある。しかしながら、注入ゲート部分の断熱はできないため、注入ゲート内のゴム材料は加硫されるため、注入ゲートバリが生じるという問題がある。

インジェクション成形法は、未加硫ゴム材料を製品キャビティ内に注入するための機構（インジェクタ）を金型とは別体に設け、インジェクタノズルから供給される未加硫ゴムをランナーを通じて、複数の製品キャビティに振り分けて注入する。しかしながら、金型をセットする装置側にインジェクタが必要となり、設備が大掛かりになる。また、注入ゲート内のゴム材料及びランナー内のゴム材料は加硫してしまうため、注入ゲートバリ及びランナーバリが生じてしまうという問題がある。また、このランナー部分が加硫されないようにランナー部分を別金型として分離し、加硫硬化が生じない温度に温調する所謂コールドランナー工法を採用した場合には、ランナー部分のゴム材料は次のショットに使用できるため材料歩留まりは良くなる。しかしながら、注入ゲート部分の断熱はできないため、注入ゲート内のゴム材料は加硫され、注入ゲートバリが生じるという問題がある。さらに、コールドランナー工法用の金型は、コールドランナー部分を備えた注入用金型と、この注入用金型との間に断熱材を挟んでヒータを内蔵する複雑な成形用金型とが必要となり、金型自体が複雑な構造となり、成形装置の製造コストが高くなるという問題がある。

トランスファ成形法およびインジェクション成形法のいずれにおいても、未加硫ゴム材料を注入孔つまり注入ゲートからキャビティ内に注入するようにしているので、加硫成形後のゴム製品には注入ゲート跡が残ることが不可避である。ゴム製品として例えば防振ゴムを成形する場合には、この注入ゲート跡部は防振ゴムが使用されて外力が加えられるときに応力集中部となり、この部分を起因とする防振ゴムの破壊が発生する恐れがある。また、シールゴムを成形する場合には、この注入ゲート痕部と周囲の加硫度に差異が生じや易いため、シールする相手部材との密着度に差異が生じてシール性に問題が生じる恐れがある。このため、注入ゲート跡部を削ったり、注入ゲート跡部を応力が集中しない部位に設定したりする必要があり、形状の自由度が小さいという問題点がある。

また、トランスファ成形法およびインジェクション成形法のいずれにおいても、製品形状が複雑な場合には、キャビティの隅々までゴム材料が回りきらないことを防止するため、あえて相当量のゴム材料をオーバーフローさせることがあり、その場合には、材料歩留まりがより悪化するという問題点がある。

本発明の目的は、未加硫時に最適な予備成形をおこなうことで、製品キャビティへの充填率を向上し、余分なオーバーフロー及びバリを減らして、ゴム製品を製造する際の材料歩留まりを向上させることにある。さらに、予備成形と製品成形とを一つの共通型を利用して行うことで、型費を低減し、予備成形用の金型から製品成形用の金型への未加硫予備成形体の移動を省略して製造サイクルを短くすることで、安価なゴム製品を得る。

本発明のゴム製品の成形方法は、未加硫ゴム材料を金型内のキャビティに充填し、加硫成形するゴム製品の成形方法であって、ゴム製品の一部に対応する共通凹部が形成された共通型と、注入孔を有し、当該注入孔に連通する予備成形凹部が形成された予備成形型とを組み合わせて、前記共通凹部と前記予備成形凹部とにより予備成形用キャビティを構成する第１の型合わせ工程と、前記予備成形用キャビティ内に未加硫ゴムを注入し、予備成形体を成形する充填工程と、前記予備成形体を前記共通型に残したまま前記予備成形型を前記共通型から分離した状態のもとで、ゴム製品の他の一部に対応する本成形凹部が形成された製品成形用型（以下、「本成形型」という）を前記共通型に組み合わせて、前記共通凹部と前記本成形凹部とにより製品成形用キャビティを構成する第２の型合わせ工程と、前記共通型と前記本成形型とを加熱して、前記製品成形用キャビティ内の前記予備成形体を加硫する加硫工程と、前記共通型と前記本成形型とを分離して、加硫成形された製品を取り出す取り出し工程とを有することを特徴とする。

本発明のゴム製品の成形方法は、前記製品成形用キャビティは、前記予備成形用キャビティよりも容積が小さいことを特徴とする。本発明のゴム製品の成形方法は、前記予備成形金型は、少なくとも、注入孔部分、すなわち、注入孔が形成された部位を未加硫ゴムの加硫硬化が生じない温度に維持することを特徴とする。ここにおいて、加硫硬化が生じない温度とは、例えば、ＪＩＳ Ｋ６３００−１に規定されるムーニースコーチ試験において、５Ｍ以下を満足する温度であれば、部分的な加硫も抑えられるため好ましい。本発明のゴム製品の成形方法は、前記共通型と前記予備成形型との間に断熱材を配置して前記共通型から前記予備成形型への熱伝達を防止することを特徴とする。

本発明のゴム製品の成形用金型は、未加硫ゴム材料をキャビティに充填して加硫成形するゴム製品の成形用金型であって、ゴム製品の一部に対応する共通凹部が形成された共通型と、注入孔を有し、当該注入孔に連通する前記共通凹部とにより予備成形用キャビティを構成する予備成形凹部が形成され、前記共通型に組み合わされて前記予備成形キャビティ内に注入される未加硫ゴムにより予備成形体を成形する予備成形型と、ゴム製品の他の一部に対応し前記共通凹部とにより製品成形用キャビティを構成する本成形凹部が形成され、前記共通型に組み合わされて前記製品成形用キャビティ内の前記予備成形体を加硫する本成形型とを有することを特徴とする。

本発明のゴム製品の成形用金型は、前記製品成形用キャビティは、前記予備成形用キャビティよりも容積が小さいことを特徴とする。本発明のゴム製品の成形用金型は、前記予備成形金型は、少なくとも、注入孔部分を未加硫ゴムの加硫硬化が生じない温度に維持する手段を備えることを特徴とする。本発明のゴム製品の成形用金型は、前記予備成形型と前記共通型との間に、前記共通型から前記予備成形型への熱伝達を防止する断熱材を配置することを特徴とする。

本発明のゴム製品の成形装置は、未加硫ゴム材料をキャビティに充填して加硫成形するゴム製品の成形装置であって、ゴム製品の一部に対応する共通凹部が形成された共通型と、注入孔を有し、当該注入孔に連通して前記共通凹部とにより予備成形用キャビティを構成する予備成形凹部が形成され、前記共通型に組み合わされて前記予備成形キャビティ内に注入される未加硫ゴムにより予備成形体を成形する予備成形型と、ゴム製品の他の一部に対応し前記共通凹部とにより製品成形用キャビティを構成する本成形凹部が形成され、前記共通型に組み合わせられて前記製品成形用キャビティ内の未加硫の前記予備成形体を加硫する本成形型とを備え、前記予備成形型に設けられた注入孔より前記予備成形キャビティ内に未加硫ゴムを注入する未加硫ゴム注入手段と、前記共通型と前記本成形型とを加圧保持し加熱することにより前記製品成形用キャビティ内の前記予備成形体を加硫する加圧加硫手段と、前記共通型に前記予備成形型を組み合わせ及び分離可能に保持し、前記共通型に前記本成形型を組み合わせ及び分離可能に保持し、前記予備成形型を前記共通型への組み合わせ位置から待避させ、前記共通型に前記本成形型を組み合わせる金型保持手段を有することを特徴とする。

本発明のゴム製品の成形装置は、前記未加硫ゴム注入手段は、前記注入孔に連通して前記予備成形型に形成された加圧室に供給される未加硫ゴム材料を前記加圧室に組み合わされたプランジャにより加圧して、前記注入孔から前記予備成形用キャビティに注入するポット型であることを特徴とする。本発明のゴム製品の成形装置は、前記未加硫ゴム注入手段は、未加硫ゴム材料を前記注入孔から前記予備成形用キャビティに加圧注入するインジェクタであることを特徴とする。本発明のゴム製品の成形装置は、前記金型保持手段は、前記未加硫ゴム注入手段によって、前記予備成形型と前記共通型とを組み合わせて形成された予備成形用キャビティに未加硫ゴムを注入して、第１の予備成形体を形成後、前記第１の予備成形体を前記共通型に残したまま前記予備成形型を前記共通型から分離し、前記予備成形型を前記共通型への組み合わせ位置から待避させ、前記本成形型を前記共通型との組み合わせ位置へ移動し、前記本成形型と前記共通型とを組み合わせて形成された本成形用キャビティにて、第２の予備成形体を形成することを特徴とする。

本発明によれば、ゴム材料の注入孔が形成された予備成形型と共通型とにより未加硫状態の予備成形体を成形し、予備成形型と共通型とを分離して予備成形体を共通型に残したまま共通型と本成形型とを型合わせして、共通型と本成形型とにより製品成形用キャビティを構成し、この製品成形用キャビティに予備成形体を適合させ、次いで、共通型と本成形型を加熱して製品成形用キャビティ内の未加硫ゴム材料を加硫成形して、所望のゴム製品を得るようにしたので、予備成形型は、加硫温度まで加熱されることがない。従って、予備成形型の注入孔（注入ゲート）に残留した未加硫ゴム材料が加硫されることがないので、注入ゲートバリは全く発生せず、予備成形型の注入孔（注入ゲート）に残留した未加硫のゴム材料を後の製品成形に使用することができる。さらに、注入孔（注入ゲート）に残留したゴム材料をバリとして廃棄する手間を必要としないので、連続的に次回の注入を行うことができ、サイクルタイムを短縮することができる。

また、製品成形用キャビティに未加硫ゴム材料を投入する前に、予め、製品成形用キャビティの容積よりも、僅かに大きい容積にて、製品形状を考慮した適当な形状の予備成形を行うので、製品成形用キャビティが、複雑な製品形状に対応して複雑な形状であっても、ゴム材料の充填不良を起こし難くすることができる。従って、充填不足による不良を低減できるとともに、ゴムのオーバーフロー量を低減することができる。

上記により、ゴム製品を製造する際の材料歩留まりを向上させることができ、ゴム製品の製造コストを低減することができる。

予備成形体を共通型に残した状態で、注入孔を有する予備成形型を注入孔のない本成形型に交換して、再度製品成形用キャビティに合致するように変形させるので、ゴム製品には注入用のゲート部に対応した注入ゲート痕が残らない。従って、製品表面に注入ゲート痕がないので、特に、防振ゴムやシールゴムとして使用する場合に、注入ゲートに起因する破壊や洩れの心配がない。

また、注入ゲート位置を考慮しなくとも良いので、ゴム製品の形状設計の自由度が制限されることがない。

本発明の一実施の形態であるゴム製品の成形装置を示す断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は図１に示した成形装置によるゴム製品の成形工程を示す断面図である。 本発明の他の実施の形態であるゴム製品の成形装置を示す断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は図３に示した成形装置によるゴム製品の成形工程を示す断面図である。 （Ａ），（Ｂ）はそれぞれ比較例としての成形用金型を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１はトランスファ成形法によりゴム製品を製造するようにしたゴム製品の成形装置１０ａを示す。この成形装置１０ａは共通型１１と予備成形型１２と本成形型１３とを備えた成形用金型を有しており、以下、主に本発明の金型に関して説明する。

共通型１１には加硫成形後のゴム製品の一部形状に対応する共通凹部１１ａが形成され、予備成形型１２には予備成形凹部１２ａが形成されており、共通型１１と予備成形型１２とを組み合わせてこれらを型合わせすると、図１に示されるように、共通凹部１１ａと予備成形凹部１２ａとにより予備成形用キャビティ１４が構成される。

予備成形型１２には加圧室１５が形成されており、この加圧室１５は予備成形型１２に形成された注入ゲートとも呼称される注入孔１６を介して予備成形凹部１２ａに連通している。加圧室１５内には未加硫ゴム材料Ｇが供給され、予備成形型１２の加圧室１５内には図２（Ａ）に示されるように未加硫ゴム注入手段としてのプランジャ１７が挿入されるようになっている。図２（Ａ）は、加圧室１５内に未加硫ゴム材料Ｇが供給された状態のもとで、図示せぬホットプレス機の上下加熱加圧板の間に載置した状態を示し、図示せぬ上加熱加圧板でプランジャ１７に押圧を印加しプランジャ１７を加圧室１５内に挿入して加圧室１５内の未加硫ゴム材料Ｇを注入孔１６を介して予備成形用キャビティ１４内に注入し、予備成形用キャビティ１４の形状に対応した予備成形体Ｇａが形成される。

なお、予備成形型１２は、図示しない温調機構を有しており、予備成形体Ｇａの未加硫ゴム材Ｇにほとんど加硫硬化が生じず、未加硫ゴム材料Ｇの金型内流動を阻害しない程度の温度（例えば、約８０℃）に調温されている。ここにおいて、温調機構とは、具体的には、温度調節機構付き温水循環設備であり、予備成形型１２内に設けられたウォータジャケットと外部に設けられた温水循環設備との間で温水を循環させ、予備成形型１２が所定温度よりも高い場合には、温水の温度を温水循環設備により下げ、予備成形型１２が所定温度より低い場合には、温水の温度を温水循環設備により上げることで予備成形型１２の温度を調節するものである。これにより、想定外の加硫の発生を抑制し、加硫サイクルにおいては、短時間で加熱温度（例えば、約１８０℃）まで昇温可能な状態を維持するようにしている。

次に、図２（Ｂ）に示される如く、ガイドレール２４を相対的に上昇させて、このガイドレール２４に取り付けられた予備成形型１２を共通型１１から分離する。このとき、予備成形体Ｇａは、その形状を保つ程度の保形性を有しているので、予備成形体Ｇａはその形状を保ったまま共通型１１に残留することになる。なお、予備成形型１２の内面には、梨地やディンプル地などの表面加工や化学的表面処理を施すことで、共通型１１よりも離型性を良くすることが好ましい。また、離型時に、予備成形型の外部からキャビティ内に連通するごく小径の空気孔より、圧縮空気を噴射することで、離型性を良くしてもよい。

予備成形型１２を共通型１１から分離すると、予備成形型１２の加圧室１５と注入孔１６内には未加硫ゴム材料Ｇが残ることになるが、残った未加硫ゴム材料Ｇは次回の予備成形体Ｇａを成形するための材料として使用される。

次に、図２（Ｃ）に示されるように、ガイドレール２４を移動させて、このガイドレール２４に取り付けられた本成形型１３を共通型１１と組み合わせて型合わせするとともに、図示せぬ上加熱加圧板と下加熱加圧板２５ａとを閉じて、本成形型１３と共通型１１とを型締めするとともに加硫温度まで加熱する。ここにおいて、本成形型１３には本成形凹部１３ａが形成されており、本成形型１３と共通型１１とを組み合わせて型合わせすると、ゴム製品の一部に対応する共通凹部１１ａと、ゴム製品の他の一部に対応する本成形凹部１３ａとにより製品成形用キャビティ２１が構成されるとともに、共通型１１の共通凹部１１ａに残留している予備成形体Ｇａが、新たに形成された製品成形用キャビティ２１の形状に適合した予備成形体Ｇａ２に変形している。本成形型１３は製品成形用キャビティ２１内の予備成形体Ｇａ２を加硫温度にまで加熱することにより、ゴム製品Ｇｂが加硫成形される。

共通型１１の突き当て面には、共通凹部１１ａの外周部に沿って喰切り溝２２ａが形成されており、本成形型１３の突き当て面には、本成形凹部１３ａの外周部に沿って喰切り溝２２ｂが形成されており、共通型１１と本成形型１３とを組み合わせると、両方の喰切り溝２２ａ，２２ｂによって製品成形用キャビティ２１の外周面に沿って喰切り空間２２が図２（Ｃ）に示されるように構成される。予備成形体Ｇａは、ゴム製品Ｇｂよりも若干大きい容積を有する形状にて成形されており、共通型１１と本成形型１３とを組み合わせると、未加硫の予備成形体Ｇａはその一部が製品成形用キャビティ２１よりオーバーフローして、喰切り空間２２内に入り込むことになる。これにより、製品成形用キャビティ２１の隅々まで未加硫ゴムが充填され、共通型１１と本成形型１３とを型閉じして加熱保持することで、製品成形用キャビティ２１に対応した形状のゴム製品Ｇｂが加硫成形されることになる。一般に、ゴム製品の形状が複雑な場合、金型の隅々まで未加硫ゴムで充填されるように、かなり多めの未加硫ゴムを充填して内圧を高めることが行われるが、本発明においては、予備成形体Ｇａが、予め複雑な製品成形用キャビティ２１に対応できるように形成されているため、過剰なオーバーフロー量を必要とせずに最低限のオーバーフロー量で目的のゴム製品Ｇｂを得ることができる。

ところで、ゴム製品Ｇｂの製造を連続して行う場合には、共通型１１は、前回の加硫成形の予熱を保持しているため、次回の製造工程において、予備成形型１２と共通型１１とを組み合わせたときに、予備成形型１２に共通型１１の予熱が熱伝達される恐れがある。このために、図１に示されるように、予備成形型１２と共通型１１との間には断熱材２３が配置されるようになっている。断熱材２３は、予め予備成形型１２の突き当て面に貼り付けるようにしても良く、予備成形型１２を共通型１１に組み合わせるときに両方の間に装着するようにしても良い。

次に、上述の成形装置１０ａの動作を具体的に説明する。図１に示すように、予備成形型１２と本成形型１３は型交換手段としてのガイドレール２４に水平方向に移動自在に装着されており、また、ガイドレール２４は、この成形用金型を加圧加熱するための図示せぬホットプレス機の上下加熱加圧板の動作に連動して、上下方向に移動自在に配置されている。共通型１１は、型開き位置と型合わせ位置との間で上下動するために、ホットプレス機の下加熱加圧板２５ａ上に載置されている。この下加熱加圧板２５ａは、ホットプレス機の油圧機構によって上下動するプレスラム２５に接続され、当該下加熱加圧板２５ａとの対向位置に固定された図示せぬ上加熱加圧板とにより、挟持物（成形用金型）を加圧挟持し、内蔵された熱源によって、挟持物を加熱する。本実施例においては、ガイドレール２４と下加熱加圧板２５ａに接続されたプレスラム２５とにより、それぞれの金型を所定位置に移動自在に保持する金型保持手段が構成され、上下加熱加圧板により加圧加硫手段が構成される。

ここにおいて、図１に示すように、共通型１１と予備成形型１２とを型合わせする際には、予備成形型１２を共通型１１の上方にこれに対向する位置に移動し、本成形型１３が待機した状態のもとでプレスラム２５を上昇させてこれに接続される下加熱加圧板２５ａに載置された共通型１１を上昇移動させる。これにより、共通型１１は型合わせ位置まで上昇し、図示しない上加熱加圧板と下加熱加圧板２５ａとで挟持されるとともに、共通型１１の型合わせ面は断熱材２３を介して予備成形型１２の突き当て面に突き当てられた状態となる。

予備成形体Ｇａが成形された後には、共通型１１を型開き位置まで下降移動させて予備成形型１２から共通型１１を分離することにより予備成形体Ｇａは共通型１１に残ったままとなる。この状態のもとで、予備成形型１２をガイドレール２４に沿って待避位置まで移動させる一方、待避位置の本成形型１３を共通型１１の上方にこれに対向する位置まで移動させる。図２（Ｂ）は共通型１１を型開き位置まで下降移動させるとともに予備成形型１２を待避位置に移動させ、本成形型１３を共通型１１の上方の対向位置つまり成形位置にまで移動させた状態を示す。

この状態のもとで、図２（Ｃ）に示すように、共通型１１を上昇移動させて共通型１１と本成形型１３とを型合わせする。これにより、共通型１１は型合わせ位置まで上昇し、図示しない上加熱加圧板と下加熱加圧板２５ａとで挟持されるとともに、共通型１１の型合わせ面は本成形型１３の突き当て面に突き当てられた状態となる。これにより、未加硫状態の予備成形体Ｇａは、共通型１１と本成形型１３とにより形成された製品成形用キャビティ２１に合致した予備成形体Ｇａ２が形成される。次いで、上加熱加圧板および下加熱加圧板２５ａにより、成形用金型が加硫温度まで加熱され、金型内の未加硫ゴムが加硫成形されてゴム製品Ｇｂが製造される。

次に、上記成形装置による本発明の成形方法を説明する。本発明の成形方法は、以下の工程により構成される。

共通型１１と予備成形型１２と本成形型１３とを有する図１の成形用金型を用いたゴム製品Ｇｂの製造工程は、図１に示すように共通型１１と予備成形型１２とを組み合わせる第１の型合わせ工程を有している。この型合わせ工程により共通凹部１１ａと予備成形凹部１２ａとにより予備成形用キャビティ１４が構成される。次いで、図２（Ａ）に示されるように、プランジャ１７により予備成形用キャビティ１４内に未加硫ゴム材料Ｇが注入される。この充填工程により予備成形体Ｇａが成形される。予備成形体Ｇａが成形された後には、図２（Ｂ）に示されるように、共通型１１と予備成形型１２とを分離し、共通型１１と本成形型１３とを対向させる。この状態のもとで、図２（Ｃ）に示されるように、共通型１１と本成形型１３とを組み合わせる第２の型合わせ工程により共通凹部１１ａと本成形凹部１３ａとにより製品成形用キャビティ２１が構成されるとともに、共通型１１の共通凹部１１ａに残された予備成形体Ｇａは、この製品成形用キャビティ２１の内部形状に適合して変形し、新たな予備成形体Ｇａ２が形成される。製品成形用キャビティ２１内の予備成形体Ｇａ２は共通型１１と本成形型１３ともに加熱される。この加硫工程により予備成形体Ｇａ２は加硫成形されてゴム製品Ｇｂが成形される。

加硫工程により加硫成形されたゴム製品Ｇｂは、共通型１１と本成形型１３とを分離することにより成形用金型から取り出される。取り出し工程により成形用金型から取り出されたゴム製品Ｇｂには、喰切り空間２２の形状に対応する喰切り用バリが付着しており、これは後の工程により除去される。

このように、共通型１１と予備成形型１２とにより予備成形体Ｇａを成形し、共通型１１と本成形型１３とによりゴム製品形状に変形された予備成形体Ｇａ２を成形し、加硫成形してゴム製品Ｇｂを加硫成形するようにしたので、予備成形型１２は、加硫のために加硫温度まで加熱されることがないので、予備成形型１２に設けられた注入孔１６に残留した未加硫ゴム材料が加硫されることがない。これにより、注入ゲートバリは全く発生せず、予備成形型１２の注入孔１６に残留した未加硫のゴム材料Ｇを後の製品成形に使用することができる。従って、注入孔１６に残留したゴム材料をバリとして廃棄する手間が不要となり、連続的に次回の成形操作を行うことができ、サイクルタイムを短縮することができる。

製品成形用キャビティ２１に未加硫ゴム材料を投入する前に、予め、製品成形用キャビティ２１の容積よりも大きく、製品成形用キャビティ２１内の未加硫ゴム材料Ｇの流れを考慮した予備成形体Ｇａを予備成形用キャビティ１４で成形するので、製品成形用キャビティ２１が複雑な製品形状に対応した複雑な形状であっても、ゴム材料の充填不良を起こし難くすることができる。従って、充填不足による不良を低減できるとともに、ゴムのオーバーフロー量を低減することができ、さらに、ゴム製品を製造する際の材料歩留まりを向上させることができ、ゴム製品の製造コストを低減することができる。

予備成形体Ｇａを共通型１１に残した状態で、注入孔１６を有する予備形成型１２を注入孔のない本成形型１３に交換して、製品成形用キャビティ２１に合致するように予備成形体Ｇａを変形させるので、ゴム製品には注入用のゲート部に対応した注入ゲート痕が残らない。従って、防振ゴムとして使用する場合に、注入ゲート痕への応力集中がないため、注入ゲートに起因する破壊の心配がない。また、注入ゲート位置を考慮しなくとも良いので、ゴム製品の形状設計の自由度が制限されることがない。

図３および図４は、他の実施の形態を示す。図３はインジェクション成形法によりゴム製品を製造するようにしたゴム製品の成形装置１０ｂを示す。図３においては、図１に示したゴム製品の成形装置１０ａと共通する部材には同一の符号が付されている。

この成形装置１０ｂも共通型１１と予備成形型１２と本成形型１３とを備えた成形用金型を有している。この成形装置１０ｂは同時に複数のゴム製品を成形するようにしており、共通型１１には複数の共通凹部１１ａが形成され、予備成形型１２と本成形型１３にもそれぞれ複数の予備成形凹部１２ａと複数の本成形凹部１３ａとが形成されている。

予備成形型１２に対向してインジェクタ２６が配置されている。このインジェクタ２６から射出された未加硫ゴム材料Ｇを、それぞれの予備成形凹部１２ａと共通凹部１１ａにより構成される予備成形用キャビティ１４に注入するために、予備成形型１２には予備成形凹部１２ａに連通するランナー２７が注入孔として形成されている。

図３は、共通型１１と予備成形型１２とを型合わせした状態を示す。このように型合わせされた状態のもとでインジェクタ２６から未加硫ゴム材料Ｇがランナー２７を介して予備成形用キャビティ１４内に注入され、予備成形用キャビティ１４内に未加硫ゴム材料Ｇを射出注入することにより予備成形体Ｇａが成形される。図４（Ａ）は予備成形型１２と本成形型１３とを分離することにより、予備成形体Ｇａが共通型１１に残された状態を示す。このように、予備成形型１２を本成形型１３から型開きして分離すると、予備成形型１２の内部のランナー２７およびインジェクタ２６内には、未加硫ゴム材料Ｇが残ることになる。その未加硫ゴム材料は次の予備成形工程において利用されることになる。

図４（Ｂ）は、予備成形型１２を共通型１１に対向する位置から待避位置に移動するとともに、本成形型１３を待避位置から共通型１１に対向する位置に移動した状態を示す。このように、本成形型１３を共通型１１に対向する位置に移動した状態のもとで、共通型１１を本成形型１３に向けて上昇移動させると、図４（Ｃ）に示すように、共通凹部１１ａと本成形凹部１３ａとにより製品成形用キャビティ２１が構成されるとともに、共通型１１の共通凹部１１ａに残された予備成形体Ｇａ２は、この製品成形用キャビティ２１の内部形状に適合して変形し、新たな予備成形体Ｇａ２が形成され、この予備成形体Ｇａ２は共通型１１と本成形型１３ともに、図示せぬ上加熱加圧板と下加熱加圧板２５ａにより加圧加熱されてゴム製品Ｇｂが加硫成形される。

図３に示す成形装置１０ｂにおいても、予備成形型１２と本成形型１３はガイドレール２４により水平方向に移動されるようになっており、共通型１１は予備成形型１２と本成形型１３に対して下方からそれぞれに向けて上昇移動して型合わせするようになっている。ただし、本実施例においては、型合わせを行う際に、共通型１１を上下方向に固定し、予備成形型１２及びインジェクタ２６をそれぞれ下降移動させてもよい。

図５（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ比較例としての成形用金型を示す断面図である。図５（Ａ）はトランスファ成形法を適用した比較例であり、図５（Ｂ）はインジェクション成形法を適用した比較例である。

図５（Ａ）に示す成形用金型３０ａは、凹部３１ａが形成された下型３１と、凹部３１ａとにより製品成形用キャビティ２１を構成する凹部３２ａが形成された上型３２とを有しており、上型３２の加圧室１５に供給された未加硫ゴム材料Ｇをプランジャ３３により製品成形用キャビティ２１内に注入して加硫成形するようにしている。この場合には、上型３２も下型３１と同様の加硫温度に加熱されるので、加圧室１５と注入孔１６内の未加硫ゴム材料Ｇも加硫されることになる。このため、加硫成形終了後には、加圧室１５と注入孔１６内に残留したゴム材料を廃棄しなければならない。

図５（Ｂ）に示す成形用金型３０ｂは、下型３１と上型３２に加えてランナー２７が形成された注入ブロック３４を有しており、ランナー２７内にはインジェクタ２６から未加硫ゴム材料Ｇが射出注入されるようになっている。注入ブロック３４と上型３２との間には断熱材３５が配置されるようになっている。上型３２にはランナー２７の先端部を構成するゲート部２７ａが形成されており、上型３２も下型３１と同様の加硫温度に加熱されるので、ランナー２７先端のゲート部２７ａ内の未加硫ゴム材料Ｇも加硫されることになる。このため、加硫成形終了後には、ゲート部２７ａ内に残留したゴム材料を廃棄しなければならない。上型３２の内部にランナー２７を形成すると、ランナー全体が加硫温度まで加熱されるので、ランナー２７内に残留したゴム材料を廃棄しなければならない。

これに対し、図１および図３に示す成形装置１０ａ，１０ｂにおいては、予備成形型１２の加圧室１５と注入孔１６に残った未加硫ゴム材料Ｇまたは、予備成形型１２のランナー２７と注入孔１６に残った未加硫ゴム材料Ｇを後の成形工程において再利用することができるので、図５（Ａ），（Ｂ）に示した比較例の成形用金型に比して歩留まりを高めることができる。また、図３に示す成形装置１０ｂは、図５（Ｂ）に示した比較例の注入ブロック３４において温調機構を内蔵させた所謂コールドランナー工法を採用した場合に比して、注入孔１６内に残留したゴム材料が加硫されることがないうえ、ゴム製品にゲート痕が残らない。

図１および図３に示した成形装置１０ａ，１０ｂにおいては、共通型１１を予備成形型１２と本成形型１３とに型合わせする際に、下側の共通型１１を上昇移動させるようにしているが、予備成形型１２と本成形型１３とを共通型１１に向けて下降移動させるようにしても良い。また、共通型１１を予備成形型１２と本成形型１３とに対向させるように水平移動させるようにしても良い。

さらに、共通型１１は予備成形型１２と本成形型１３とに対して上下方向に対向するようにしているが、共通型１１を予備成形型１２と本成形型１３とに対して水平方向に対向させるようにしても良い。その場合には、これらの対向方向に対して直角をなす水平方向に予備成形型１２と本成形型１３とを移動させるか、共通型１１を予備成形型１２と本成形型１３とに向けて水平移動させることになる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、ゴム製品としては、上述した防振ゴムに限られず、加硫成形または加熱硬化される製品であれば、適用することができる。

１０ａ，１０ｂ ゴム製品の成形装置
１１ 共通型
１１ａ 共通凹部
１２ 予備成形型
１２ａ 予備成形凹部
１３ 本成形型
１３ａ 本成形凹部
１４ 予備成形用キャビティ
１５ 加圧室
１６ 注入孔
１７ プランジャ
２１ 製品成形用キャビティ
２２ 喰切り空間
２２ａ，２２ｂ 喰切り溝
２３ 断熱材
２４ ガイドレール（型交換手段）
２５ プレスラム（型移動手段）
２６ インジェクタ
Ｇ 未加硫ゴム材料
Ｇａ 予備成形体
Ｇｂ ゴム製品

Claims (12)

1. 未加硫ゴム材料を金型内のキャビティに充填し、加硫成形するゴム製品の成形方法であって、
   ゴム製品の一部に対応する共通凹部が形成された共通型と、注入孔を有し、当該注入孔に連通する予備成形凹部が形成された予備成形型とを組み合わせて、前記共通凹部と前記予備成形凹部とにより予備成形用キャビティを構成する第１の型合わせ工程と、
   前記予備成形用キャビティ内に未加硫ゴムを注入し、予備成形体を成形する充填工程と、
   前記予備成形体を前記共通型に残したまま前記予備成形型を前記共通型から分離した状態のもとで、ゴム製品の他の一部に対応する本成形凹部が形成された本成形型を前記共通型に組み合わせて、前記共通凹部と前記本成形凹部とにより製品成形用キャビティを構成する第２の型合わせ工程と、
   前記共通型と前記本成形型とを加熱して、前記製品成形用キャビティ内の前記予備成形体を加硫する加硫工程と、
   前記共通型と前記本成形型とを分離して、加硫成形された製品を取り出す取り出し工程とを有することを特徴とするゴム製品の成形方法。
2. 請求項１記載のゴム製品の成形方法において、前記製品成形用キャビティは、前記予備成形用キャビティよりも容積が小さいことを特徴とするゴム製品の成形方法。
3. 請求項１または２記載のゴム製品の成形方法において、前記予備成形金型は、少なくとも、注入孔部分を未加硫ゴムの加硫硬化が生じない温度に維持することを特徴とするゴム製品の成形方法。
4. 請求項３記載のゴム製品の成形方法において、前記共通型と前記予備成形型との間に断熱材を配置して前記共通型から前記予備成形型への熱伝達を防止することを特徴とするゴム製品の成形方法。
5. 未加硫ゴム材料をキャビティに充填して加硫成形するゴム製品の成形用金型であって、
   ゴム製品の一部に対応する共通凹部が形成された共通型と、
   注入孔を有し、当該注入孔に連通する前記共通凹部とにより予備成形用キャビティを構成する予備成形凹部が形成され、前記共通型に組み合わされて前記予備成形キャビティ内に注入される未加硫ゴムにより予備成形体を成形する予備成形型と、
   ゴム製品の他の一部に対応し前記共通凹部とにより製品成形用キャビティを構成する本成形凹部が形成され、前記共通型に組み合わされて前記製品成形用キャビティ内の前記予備成形体を加硫する本成形型とを有することを特徴とするゴム製品の成形用金型。
6. 請求項５記載のゴム製品の成形用金型において、前記製品成形用キャビティは、前記予備成形用キャビティよりも容積が小さいことを特徴とするゴム製品の成形用金型。
7. 請求項５または６記載のゴム製品の成形金型において、前記予備成形金型は、少なくとも、注入孔部分を未加硫ゴムの加硫硬化が生じない温度に維持する手段を備えることを特徴とするゴム製品の成形用金型。
8. 請求項７記載のゴム製品の成形用金型において、前記予備成形型と前記共通型との間に、前記共通型から前記予備成形型への熱伝達を防止する断熱材を配置することを特徴とするゴム製品の成形用金型。
9. 未加硫ゴム材料をキャビティに充填して加硫成形するゴム製品の成形装置であって、
   ゴム製品の一部に対応する共通凹部が形成された共通型と、注入孔を有し、当該注入孔に連通して前記共通凹部とにより予備成形用キャビティを構成する予備成形凹部が形成され、前記共通型に組み合わされて前記予備成形キャビティ内に注入される未加硫ゴムにより予備成形体を成形する予備成形型と、ゴム製品の他の一部に対応し前記共通凹部とにより製品成形用キャビティを構成する本成形凹部が形成され、前記共通型に組み合わせられて前記製品成形用キャビティ内の未加硫の前記予備成形体を加硫する本成形型とを備え、
   前記予備成形型に設けられた注入孔より前記予備成形キャビティ内に未加硫ゴムを注入する未加硫ゴム注入手段と、
   前記共通型と前記本成形型とを加圧保持し加熱することにより前記製品成形用キャビティ内の前記予備成形体を加硫する加圧加硫手段と、
   前記共通型に前記予備成形型を組み合わせ及び分離可能に保持し、前記共通型に前記本成形型を組み合わせ及び分離可能に保持し、
   前記予備成形型を前記共通型への組み合わせ位置から待避させ、前記共通型に前記本成形型を組み合わせる金型保持手段を有することを特徴とするゴム製品の成形装置。
10. 請求項９記載のゴム製品の成形装置において、前記未加硫ゴム注入手段は、前記注入孔に連通して前記予備成形型に形成された加圧室に供給される未加硫ゴム材料を前記加圧室に組み合わされたプランジャにより加圧して、前記注入孔から前記予備成形用キャビティに注入するポット型であることを特徴とするゴム製品の成形装置。
11. 請求項９記載のゴム製品の成形装置において、前記未加硫ゴム注入手段は、未加硫ゴム材料を前記注入孔から前記予備成形用キャビティに加圧注入するインジェクタであることを特徴とするゴム製品の成形装置。
12. 請求項９〜１１のいずれか１項に記載のゴム製品の成形装置において、
    前記金型保持手段は、前記未加硫ゴム注入手段によって、前記予備成形型と前記共通型とを組み合わせて形成された予備成形用キャビティに未加硫ゴムを注入して、第１の予備成形体を形成後、前記第１の予備成形体を前記共通型に残したまま前記予備成形型を前記共通型から分離し、前記予備成形型を前記共通型への組み合わせ位置から待避させ、前記本成形型を前記共通型との組み合わせ位置へ移動し、前記本成形型と前記共通型とを組み合わせて形成された本成形用キャビティにて、第２の予備成形体を形成することを特徴とするゴム製品の成形装置。

Images