ゴムの成形方法による利点と問題点

2021年02月18日

ゴムタイムス社

*この記事はゴム・プラスチックの技術専門季刊誌「ポリマーTECH」に掲載されました。
*記事で使用している図・表はPDFで確認できます。

特設記事1 ゴムの成形方法による利点と問題点

ゴムの成形方法による利点と問題点

㈱中野製作所 中山義一

1.はじめに

 ゴムは、摩耗・反発・緩衝などゴム特有の優れた特徴から、自動車は基より、さまざまな用途に使用されている。
 一概にゴムと言っても、EPDMやシリコーンゴム、ウレタンなどさまざまなポリマーが存在しており、ゴムの製造方法や成形方法もそれぞれの用途などに応じ多数存在している。
 本稿では、一般的なゴム製造方法について弊社知見を基に解説する。
 併せて、ゴムを使用するにあたり起こりえるトラブル要因(主にローラー形状)について解説する。

2.ゴムの成形方法による利点と問題点(経験則として)

2.1 直圧成形(コンプレッション)
 主にOリングやパッキンなどに用いる成形方法となる。
 図1に掲載しているように、利点としては、金型割数が少ないため、一般的に金型費用が安価でありまた、金型の取り回しが良いため、製品単価の抑制に一定程度の効果を発揮する。
 問題点としては金型に材料を仕込んだ後、上下からプレスして成形するため、製品形状等によっては、仕込んだ材料が流動せず、材料ショートが発生しやすい。また、金型内部に十分圧力が加わらず、融着不良や接着不良を発生させる場合があるので注意が必要となる。図2は、コンプレッション成形のイメージを示す。

2.2 直圧成形(トランスファー)
 主に、金属との加硫接着や金型に対し生ゴムの流動が難しいケースに用いる成形方法となる(図1参照)。
 利点としては、金型にゴムを充填する際、金型内部に圧力が掛かりやすいため、加硫接着などの際に金属との界面にも十分圧力が伝わるため有利となる。
 問題点としては、コンプレッション金型と比べ、金型割数が多くなり金型費が高くなる傾向にある。また、ゲートバリ(天バリ)と呼ばれる部分のゴム材料が余分に必要となり、廃棄ロスが生じる。図3はトランスファー成形のイメージとなっている。

2.3 射出成型(インジェクション)
 樹脂成型と同様、低粘度化した生ゴムを金型に注入し成形を行う成形方法となる。
 図4が示すように、利点としては成形ショット数が大幅に向上し製品の低コスト化が可能となる。
 問題点としては、金型構造が複雑となり金型費用が高くなる。また、少ロット生産には不向きとなる。

2.4 ‌注型(キャスティング)※一般的にウレタンゴムに使用する成形方式
 液状のポリウレタン(主剤)と硬化剤を真空中で脱泡、適量を混ぜ合わせ撹拌、金型内に注入、加熱して硬化(化学反応)させる成形方法となる。
 利点としては、物性に優れるゴムが製作可能であり、加圧の必要がないため成形機を必要としない。
 問題点としては、加熱温度の管理と時間のコントロールが難しく、硬化後に形状安定及び本来の物性に到達させるため、二次加硫及び熟成時間が必要となり、製作納期が長くなる(図4参照)。

2.5 巻むし
 生ゴムを粘土状に固め芯材等に巻き付けた後、熱による無圧力加硫を行う成形方式となる(図5参照)。
 利点としては、金型を必要とせずまた、大きなローラー形状の製品を製作することができる。
 問題点としては、製品数量が多い製品には適さない点にある。
 その他、押し出し成形やカレンダー成形などもあり、製品の形状や使用方法等によりベストな成形方法を選択することが重要となる。

3.ゴムの摩擦・摩耗・変形について

3.1 摩擦力の基本(ローラー形状の場合)
 摩擦力とは、接触している2つの物体を滑らすために力(F)を加えた時に、

全文:約3558文字

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