JPS58205751A - 一体化した金属部分を有するか又は加硫時に金属表面と接触するゴム製品の加硫方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ／又は金属表面と接触させて加硫される天然及び又は合
成ゴム製品の新しい加硫方法に関する。

ゴム製品は、公知の一般的な作業工程に続く、変換産業
により製造される。その作業工程は、天然又は合成ゴム
のいずれに基づくものであろうと全てのタイプの混合物
に対し利用でき、ボリマ一工程、混合、成形及び加硫か
らなる、 加硫作業は、全ての場合において最終作業であり、混合
物又は既に形のできた製品に、所要の物理的機械的特性
を与える。

加１確によって得られるエラストマー基混合物の物理的
、機械的特性の急激な変化は、全体的に生ずる化学変化
の結果であることは知られている。その化学変化のため
、適当な加硫物置の存在及び熱の作用のもとに、ニジス
トマー分子は、交差結合する分子ブリッジを形成し、エ
ラストマー巨大分子を固定する。

そのためクリーゾ（ｊ起こらない。加硫は、はとんどの
場合製品を７０°と２１０℃との間に加熱して行なわれ
る。

これらの製品は、この温ＩＩＩ’　においてイオウ又は
加熱中の活性１９階でイオウを放出することのできる物
質を含む生ゴム混合物によって（３） 形成される。この場合、交差結合はゴム巨大分子間のイ
オウブリッジの形成によって得られる。加熱はオートク
レーブ中で、圧力蒸気又は熱窒気を直撃して行なう。

加硫すべき製品を成形するときには、蒸気、電気又は他
の熱源によって型自体の中で加硫段階を行なうことがで
きる。

これらの加硫方法は、広く使われているものであり、生
産の約９５％に及ぶ。

非常に特殊かつ限定された用途のためには他の方法があ
る。溶融塩床における加硫、マイクロ波による加硫及び
赤外線による加硫のようなものである。これらは生産の
残り５優に使用されている。

一つの加硫方法が発見された。それは本発明の主要事項
をなす。この方法においては加熱が全体として新しい概
念に基づいている。

より詳細にいうと、本発明は、ジュール効果によって加
熱しうる一体化した金属部分を有する製品又はジュール
効果によって同様に加（４） 熱しつる金属部分と接触させて形成される製品を加硫す
るのに適した方法に関する。この場合、所要の加硫効果
をうみだすために必要な温ＩＷは、決められた時間、該
金属組成部に適当な′醒流本′通すことによって得られ
る。また、本発明は熱起電系に関する。この系によれば
、金属組成部を有するゴム製品又は金属組成部と接触ζ
せて形成されるゴム製品の加硫は、該金属組成部に適当
な電流を通すことによってうみ出される熱エネルギーに
より可能となる。

該定義の中に含十れそして新しい方法によって加硫し５
る製品の種類は非常に広い。例えば電気ケーブル、コン
ベヤーベルト、金属コア−トで生産式れその構造の中に
金属補強ワイヤーヲ含むチューブ、シリンタータイヤ、
ロードサポート等である。

記述の簡明化のため以降、加熱子が、天然又は合成の生
ゴムの補強チューブ用金属支持コアである場合について
述べる。しかし、ゴム製品の中に一体化し、あるいはそ
の内部に配置された金属導電子であって、製品の加硫を
起す熱源として利用されるもの全てについて以下の記述
は有効である。

金属支持コアの場合について述べるならば、金属支持は
、その形状及び寸法を変えうろことがわかった。好まし
くは、６０−と１２００　Ｊの間の有効導電（ｅｆｆｅ
ｃｔｉｖｅ　ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ　）断面積をもつべ
きであり、一方その長さが１２０ｍに達しうるものでも
完全に満足すべき結果はない。

最終製品の寸法及び形状を左右するコア寸法を決めたら
、５秒から１５分の間に１４０℃から２１０℃の間の所
要温度にコアを上げるために必要な電流密度を決定する
。予め定めた温度を得た後の電流は、熱損失を補充し、
加硫に必要な全時間にわたり温度を一定に保つようなも
のでなければならない。

この時間は、混合物の性質及び製品の寸法によって異な
る。特に厚さに左右されるか゛、一般には１０分から２
時間の間である。もし熱損失のない断熱容器の中で加硫
を行なったとすると、製品がジュール効果によって必要
な温度に達するまでの初期の段階だけ電流を通し、以降
は電流を止めることが可能である。

加硫の完了を確実にするに十分な時間製品の温度を一定
に維持する。

加１而が完了したら断熱容器を開き、製品を自然冷却す
るっ 補強ゴムチューブの場合のように、製品が外側形状（ｏ
ｕｔ＠ｒ　ｓｈａｐｌｎｇ）及びラップ（ｗｒａｐｐｉ
ｎｇ）　　を有する場合には、このラップを、りｏステ
ーｆ　（ｃｌｏｔｈ　ｔａｐｅ）　　又は雲母テープの
ような断熱材でつくると便宜であることがわかった。こ
のようにすると全製品にわたりより均一な温度分布が得
られる。更に、熱損失の多大な減少となりそれに対応し
電力の節約となる。

温度制御１及びそれに関連する電流制御は、適当なセン
サーを使用し、自動的に行なわれる。

温度は二つの方法で測定できる。

ａ）’を圧及び電流の測定、及び抵抗率を得るためのそ
れらの処理 ｂ）熱探知での直接測定 第１の方法は、使用する各材質について温度と抵抗との
関係を知る必要があり、また、金属支持コアの断面及び
長さが変わるたびに系について計算し直す必要がある（
しかしこの計算し直しは部分的には自動的にされる）。

第２の方法は、熱電対又は抵抗温度計を支持物の中に挿
入することによって行なわれる。

この方法はより簡明であり好ましい。

支持物の温度はゴムの温度と等しいと考えられる。温度
が支持物全体にｔａって均一ならば、それは、加熱子が
、均一の特性を有していることを意味し、加硫が均一に
なされていることを保証している。

（７） 適切な電圧、を流密度、電力及び経時的な電流の変動方
法は、製品の材料特性、寸法電気伝導度及び断熱性によ
ってケースバイケースに決定しなければならないことは
明らかである。一方、多様な条件下で行なわれた多くの
テストから常に有効な所定の条件があることが見い出さ
れた。すなわち、 理論的には、全加熱工程中電流を一定にするか又は１・
に圧を一定にし、導体材料の電気抵抗率を変化させて第
２の変数を動かすことも可能である。実際上は、電圧を
一定にするよりは電流を一定にした方が好ましいことが
見い出された。

加熱子としては低α値（α＝抵抗率の温度係数）の材料
を使用することが便宜である。

を含むマルテンサイト鋼によって得られることが見い出
された。ここで、上記要求事項とは、操作温度（ト限２
１０℃）において酸化（８） しないこと、加ｉｔ中にゴムから出る腐食剤に対する耐
食性、電気供給系統の高効率を得るための高抵抗率、で
きる限り低い線膨張係数、良好な熱間加工性及び廉価で
商業性があることである。

温度な維持するために必要な電圧及び電流は初期加熱段
階におけるこれらの値の多くても２０〜２５％に等しい
。従って温度維持段階において使用される電力は加熱段
階において必要とされる電力の約５憾である。

加熱子の有効電導断面（ｅｆｆｅｅｔｉｖ・ｃｏｎｄｕ
ｃｔｉｎｇ　ｃｒｏｓｓ−ｓｅｃｔｉｏｎ）は機械的要
求ともおり合う最小のものにすることが便宜である（テ
ユブ又は円筒の形成中に支持を与えるための金属コアの
場合でも、機械的目的のために製品の中に金属部品を一
体化した場合でも）。Ｃのために吸収力は最大限まで制
限される。

エネルギ消費は少なくとも加熱子の材料成分にのみ左右
される。

１Ｍ列な２つの支持物（１つは回路の給電、１つは回路
の帰室）及び、並列な数対の支持物を同時に加熱するこ
とが便宜である。

加熱要素の寸法及び成分は可能な限り均一としく特に溶
接点に関し）、別個の支持物の間又は同じ支持物の側断
面の間で温度の差異がないようにしまた、異なった加硫
特性、異なった機械的特性を持つ品物を得ることのない
ようにしなければならない。

本発明による、加硫方法を実施するだめの電熱装置の特
にＮ要な点は、加熱−加硫子と電流供給系統との電気的
接続である。この点においては　１ｇ流は常に数千Ａで
あることを覚えておく必州がある。

このような接続ケする最も良い方法は、加熱子（簡明の
ため補強ゴム用の金属支持コアに再度言及する）の端の
十分な部分をむき出しにしておき、これらの部分にり９
／ｆ例えば空気の作用で制御されるクラ７ノ、を接続す
る。このクランプは急速な接続、切断を与（１１） えるほか、導体の別の断面に適合しうる非常に１６順の
できる接触を保証する。

次いでクランプを電気供給系統に好１しくは柔軟な導体
によって接続する。これにより加熱中の支持物の不可避
ののびを吸収する。

接続は硬い丸棒によっても可能である。直流、交流又は
脈動電圧又は電流を利用する。

加硫が完了したら、クランプを取りはずし、加硫された
品物を金属支持要素から引き出す。

賊 加罐子の端は、いかなる場合にも、突起又は盛り上り部
を有していてはならない。これらは品物を引き出す障害
となるからである。

２つの加硫操作の根本的パラメータを以下に述べ、本発
明方法及び装置を実施例によって説明する。

実施例１ 内径１９ｍｍ、外径２７馴のマルテンザイト鋼コアの上
で、天然ゴムチューブを加硫、成形した。

チューブは次の組成を有していた （１２） ゴム・・・・・・６５憾 織物（ｆａｂｒｌｏ）　・・−・・２５％金金属式バイ
ラム・・・・・１０％ ナユープは、ナイロンからなり、１００閤の岩綿断熱を
有する外方ラップを有していた。

長ａ３０ｍの支持されたチューブ８個を準備し、直続に
つないで２４０ｍとした。

空気で作用するクラ７ノによって端接続をつくり、それ
を柔軟な導線で直流供給系統に接続した。

電流は、尊大られたデーターに基づい℃、支持物にそっ
て適当にとりつけた温度探知によって制御智れ、支持物
の温度は周囲の温度から１７０℃まで約１５分間に直線
的に上昇した。この段階ののちに、電流は適度に減少し
、支持物のＷＡ　Ｉ＆は１５分（すなわち加硫を正しく
完了するために必要な時間）以上はとんど一定に保たれ
た。

加硫が完了］７たのちチューブを冷却し、クランプを取
りはずし、そして、断熱テープを解いてからコアから最
終チューブを引き抜いた。

電力消費は約３２　Ｋｗｈ　（２７，６５０Ｋｃａｌ）
であったＯ 同じ品物をオートクレーブの中で蒸気によって加硫した
ときには、次の債を要した。

最高温度・・・・・・１５０℃ 加硫温度・・・・・・１５０℃ 時間　　・・・・・・９０分 エネルギー消費・・・・・・１８７．５００Ｋｃａｌ実
施例２ ゴム混合物９０　ｗｔ　係、ワイヤクロース１０ｗｔ’
Ａからなるコンベヤーベルトを加硫した。

ベルトは次の特性を有していた。

幅　　　　　　　　　　　　　　　　４００ｍ長さ　　
　　　　　　　　　３０ｍ 厚さ　　　　　　　　　　　　１０ｍｍ金属ワイヤ径　
　　　　　　１■ 珂 ワイヤ鋼（ｗｉｒｅ　ｍ＠ｓｈ）の３０ｃＩＩＬをむき
出しにしておき、適当なりう７ノを金属部に取り付け、
また柔軟なケーブルによって電力供給系統に接続する。

次いでクランプを通じて電流を流す。そして約２０分の
間にワイヤクロースの温度が環境温度から１７０℃まで
ほぼ直線的に上昇するように、電流を適当な温度探知で
自動制御する。この段階の後に、ワイヤークロースの温
度をほぼ一定に１５分間（ｆなわち加硫を正しく完了す
るために必要な時間）以上維持するように電流を適当に
減少する。

次いで電流供給フランジを取りはずし、ベルトを環境温
ＩＫで冷却する。

電力消費は約４４　Ｋ’ｗ’ｈ　、　３８．０００　Ｋ
ｃａｌ　　であった。

同じ品物をオートクレーブ中で蒸気を使って加硫したと
きにはエネルギー消費は３から３．５倍多かった。

多種の製品について行なった多数の加硫試験に基づき、
次のことが確かめられた。新しい力旧流方法と装置は、
現在最も広く使用され（１５） 最も経済的とされる加硫方法、すなわち圧力蒸気を使用
してオートクレーブ中で行う加硫に対し以下の利点を有
しているということである。

エネルギー消費がはるかに少ない。これは、本発明の電
熱系統では蒸気系統の場合に起こるような高いエネルギ
ー損失がないという事実のためである。一般的に、新し
い電熱系統では全般に０．７以上の効率で働く。蒸気系
統では通常全般に０．２０の効率である。

非常に限られた時間内に高温に達するため、はるかに短
い時間で加硫を行なうことができる。これができないと
経済性を損う。

電熱系統によって提供式れた精密な制御能力のため、加
硫工程を完全に自動化することが可能であり、また時間
に合わせて温度を最も適当に変化させ適切な製品特性を
得ることが可能である。

金属コア上でンートラバーからつくる加硫品の場合には
、新しい方法によれば支持物と（１６） 接触する層に連続性と均一性を与える。これは公知の加
硫方法によっては決つして得られない。このような方法
を使用した場合には、内１１１１１表面における多数の
不連続点を防止することは不可能である。不連続点は、
同数の流体の侵入点と、製品の弱い点を表わすものであ
る。内１μｍ１層における不連続という危険は絶対に受
は入れることはできない多くの用においては、今日まで
は、その層を押し出しによって生産しており、これは巻
き線によるものよりかなりコスト高となり、また大きな
径のチューブの生産には使用できない。全ての場合にお
いて、電熱効果を使用して金属支持コア上で加硫した品
物は全ての点において、現在までに得られたものより、
完全で均一な化学−物理特性を示す。

壁に金属補強材をもつチューブ、コンベヤベルト、ゴム
被膜シリンダー、耐震道路支持材、金属構造タイヤ等の
ような一体化した金属部分を有する品物の加硫において
は、蒸気加硫では一般に外側層が過剰加硫となり内側層
が未加硫となる。もし加硫時間を増やして内側の未加硫
効果部（低機械的特性）を減らすならば、外側部の過剰
加硫が増え、その機械的特性が減少する。新しい電熱加
硫については、熱は製品の内部で産みだされ、その全部
分をとおって伝わり、全点において優れた温度分布が得
られる。その結果、加硫は確実に均一となり、ひいては
製品の特性も確実に均一となる。

新しい方法によれば、公知の加硫方法特に蒸気加硫では
生産困難な製品を製造することができる。

サブマージトボンゾ用チューブがその例である。それは
壁厚をできるだけ薄くして製造する必要がある。現在得
ることのできる最小壁厚は２ＩＩＩＩｌである。公知の
方法では２−以下の壁厚をもつチューブを加硫すること
は不可能だからである。しかるに、極度に精密な時間及
び温度の調整が可能な新しい電熱の方法によれば薄くて
も厚くても製品の寸法には限定されることなく製造でき
る。

（１９） ２３６−

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　一体化した金属部分を有するか又は金属部分
   と接触させて加硫するゴム基製品の加硫方法において、
   ゴムの加硫のために必要な熱エネルギーを、ジュール効
   果により該金属部分を加熱することによって供給するこ
   とを特徴とする加硫方法。
2. （２）製品が天然又は合成ゴム基である特許請求の範囲
   第（１）項記載の方法、
3. （３）金属部分をジュール効果によって７０パと２１０
   ℃の間の温度まで、１０分から２時間の間で加熱する特
   許請求の範囲第（１）項記載の方法。
4. （４）優属部分を、ジュール効果によって５秒から３０
   分の間で最高加硫温度まで上昇させる特許請求の範囲第
   （１）項記載の方法。
5. （５）直流、交流又は脈流電圧及び電流を金属部分の加
   熱のために利用する特許請求の範囲第１項記載の方法。
6. （６）製品を支持するか又は製品の中に一体化されてい
   る金属電流導体部分と、金属導体部と電流供給装置との
   間を安全に電気接触するよう配列されたクランプとン有
   するゴム製品を加硫するだめの電熱装置。
7. （７）接触クランン′が柔軟性導体又は硬い丸棒で電流
   供給装置に接続されている特許請求の範囲第（６）項記
   載の装置。
8. （８）接触クランプがサーが制御されている特許請求の
   範囲第（６）項記載の装置。