| 【発明の名称】 |
補強入りゴムホース及びその製法 |
| 【発明者】 |
【氏名】平野 祐治
【氏名】藤井 寛美
【氏名】渡邊 英祐
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| 【要約】 |
【課題】
【解決手段】 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 内層と外層の間に補強繊維層を含む補強中間層を設けた補強入りゴムホースにおいて、前記補強中間層が補強繊維層とフィルムを一体化して形成したものであることを特徴とする補強入りゴムホース。
【請求項２】 予め補強繊維層とフィルムを一体化した補強中間層を形成し、この補強中間層を筒状に丸めながらダイスへ送り込み、このダイス内において補強中間層の内側及び外側から同時に溶融原料を供給して、内層と外層の間に補強中間層を位置させて押し出すことを特徴とする補強入りゴムホースの製法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、補強布等の補強中間層を一体化した薄肉補強入りゴムホース及びその製法に関する。なお、本願発明において、薄肉とは、補強中間層を含む内層及び外層の合計肉厚が約３．５mm以下のものをいう。
【０００２】
【従来の技術】ゴムホースの耐圧構造として、ゴムホースの肉厚内に補強布を入れて補強層を形成することは公知である。この補強層の形成方法としては、内層を押し出してから、その上へ補強糸をスパイラル巻きし、さらにその上へ外層を押出成形する方法、または、押出成形用のダイスへ補強布を筒状に丸めながら供給し、ダイス内で補強布の内外から同時に溶融原料を供給して一体に押し出す方法がある（特公昭５２−１７８５５号）。
【０００３】一方、燃料ホース等では通過する燃料の透過を防ぐため、フィルムを一体化することも公知であり、例えば、特開平７−３１４６１０号では、フッ素系フィルムを中間層とし、内外層を同時に押し出すことが開示されている。
【０００４】
【発明の解決しようとする課題】ところで、自動車用燃料ホース等の特殊用途においては、耐圧性（耐圧耐久性を含む）、耐透過性を備えるのはもちろん、さらに薄肉・軽量化が要求される場合がある。しかし薄肉・軽量を実現するには肉厚を薄くすればよいが、単純に薄肉化するとゴム層が薄くなるため、耐圧耐久強度の低下、加圧時・負圧時のホースの変形量増大、ホース内容液の透過量増大、生材ホース加硫時におけるマンドレルへの挿入性悪化及び加硫ホースの接続相手側バルジにおける挿入性悪化等の弊害が生じる。
【０００５】このうち、耐圧強度の向上に関しては、補強布を入れればある程度の耐圧強度を向上できる。しかし補強布では耐透過性を改善できない。すなわち、ゴムホースの透過性は、実質的にゴム層の材質と厚みに依存し、補強布の寄与する役割は小さいので、補強布を内容液が容易に透過してしまう。
【０００６】これに対して、プラスチックフィルムを用いれば、フィルムがバリアー層として機能するため耐透過性が格段に向上する。しかし、このフィルムは、ゴムホース全体の薄肉化のために可能な限り薄くなければならず、さらに加硫時におけるマンドレル挿入性等を改善するため柔軟性に優れ、加硫工程でフィルム端面の接着が可能になるよう融点が加硫温度より低いことが望まれる。ところが、このような条件を満足するフィルムは薄く、柔らかく、そのうえ融点が低いものであるから、押出温度と押出圧力に負けて破れ易いものであり、ゴムホースと同時に押出成形することが非常に困難であった。
【０００７】そこで、これらの問題を解決するため、補強布とフィルムを両方用いて中間層を形成することが考えられる。しかしながら、このような中間層の形成を、内層押し出し、補強布形成、フィルム巻きつけ、外層押出と、順次に工程を連ねる従来例方法（逐次押出という）で行うとすれば生産効率が著しく低下する。
【０００８】一方、押出成形のダイス内で内外層と補強層を一体化する方法を採用すれば、逐次押出よりは効率化するものと考えられるが、この場合は、補強布とフィルムを内層と外層の間へ別々にかつ同時に供給しなければならない。したがってこの方法では補強布とフィルムの位置決めが困難であり、例えば、それぞれ別個の方向へ偏心することにより相互の相対位置がずれて偏在し易くなる。この偏在は薄肉ホースにおいて実用上顕著な問題を生じる。
【０００９】すなわち、外層側へ偏在すると、破れ易くなりかつ布目が表面に浮き出てくれば商品性を損なう。逆に、内層側へ偏在すると、内層が薄肉になるので、シール性が低下する。また、周方向で部分的に偏在すると、パイプ等への接続時にクリップで緊縛するとき、周方向の緊縛力が不均一になるため、やはりシール性が低下する。
【００１０】また、ゴムホースの押出時にフィルムと補強布のずれにより皺などの外観不良が発生し易くなり、このフィルムと補強布のずれに起因してフィルムの破れ易くなったり、局部的に薄い部分が生じることによる耐透過性低下等の不具合が生じる。
【００１１】さらに、フィルムと補強布の間に隙間が生じ易く、この隙間により補強中間層が厚くなり、かつ表面に凹凸が生じ易くなるため、ゴムホースの内外表面に糸目が浮き出た外観不良が発生し易くなる。また、ゴムホースの内外層間における追従性が低下するため耐圧性が低下し、加硫マンドレル挿入時や接続側バルジ挿入時にフィルムの破れが生じ易くなる。
【００１２】したがって、薄肉の補強入りゴムホースを製造するための根本条件として、補強布とフィルムを偏在せずに一体化できることが切望されるところとなり、本願発明は係る要請を実現するものである。
【００１３】
【上記課題を解決するための手段】上記課題を解決するため本願発明に係る補強入りゴムホースは、内層と外層の間に補強布等の補強繊維層を含む補強中間層を設けた補強入りゴムホースにおいて、前記補強中間層が補強繊維層とフィルムを一体化して形成したものであることを特徴とする。
【００１４】また、本願発明に係る上記補強入りゴムホースの製法は、予め補強繊維層とフィルムを一体化した補強中間層を形成し、この補強中間層を筒状に丸めながらダイスへ送り込み、ダイス内において補強中間層の内側及び外側から同時に溶融原料を供給して、内層と外層の間に補強中間層を設けたホースを押し出すことを特徴とする。
【００１５】
【発明の効果】本願発明の補強入りゴムホースは、補強繊維層とフィルムを一体化した補強中間層を形成するので、耐圧性及び耐透過性の双方を同時に満足させて薄肉・軽量化したゴムホースを得ることができる。しかも、補強中間層をゴムホースの肉厚内で偏在することなく、均一に形成できるので、外層側への遍在を防止して破れにくくすることができ、内層側への遍在や周方向への部分的な遍在を防いでシール性を良好にし、かつ、布目を浮き出させずに商品性を高め、クリップによる緊縛力も均一化させることができる。
【００１６】そのうえ、フィルムと補強繊維層のずれが生じないので、皺などの外観不良の発生を抑制し、このフィルムと補強繊維層のずれに起因するフィルムの破れや、局部的に薄い部分が生じることによる耐透過性低下等の不具合を解決する。
【００１７】さらに、フィルムと補強繊維層の間に隙間が生じないので補強中間層を可及的に薄くできる。また、ゴムホースの内外層間における追従性が向上するため耐圧性や耐圧耐久性が向上し、加硫マンドレル挿入時や接続側バルジ挿入時にフィルムの破れを防止でき、これら挿入や接続における作業性を改善できる。
【００１８】また、本願発明の補強入りゴムホースの製法は、予め補強繊維層とフィルムを一体化して補強部材を形成し、これをダイス内で補強中間層としてその内外へ内層と外層を同時に押出成形するから、極めて効率的に製造できるとともに、補強中間層の位置を偏在させず、かつ押出時にフィルムと補強繊維層のずれが生じさせないようにできる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、自動車等の内燃機関における燃料ホースに適用される一実施例を説明する。図１及び図２に示すホース１は、内層２、補強中間層３及び外層４からなり、補強中間層３は本願発明における補強繊維層の一例である補強布５とフィルム６を張り合わせて一体化したものである。
【００２０】図３はこのホース１の使用態様を示す図であり、長さ方向一端部の穴へ接続相手であるジョイントパイプ７の先端部に形成されたバルジ部８を押し込み、周囲をバンド状のクリップ９で緊縛してある。
【００２１】再び図２において、補強中間層３の位置は、ホース１の外径（すなわち外層４の外径と同じ）をＤ，肉厚をＴ、内層２の外表面までの直径をＤ１、内層の肉厚をＴ１、補強中間層の厚みをＴ２、外層４の肉厚をＴ３としたとき、Ｄ＝３５．７mm，Ｄ１＝３３．５mmである。またＴ１≒Ｔ３であり、かつ補強中間層３は内層２と外層４の境界部分へリング状に形成されるように設定する。
【００２２】本願発明においては、Ｔ＝１．５〜５．０mm、好ましくは２．０〜３．５mmである。特に、肉厚Ｔが３．０mm以下のものは、補強布５とフィルム６を別々に供給しながら同時に押出成形しようとする場合、これら中間層の遍在が顕著化することにより実用性のある性能を得ることができない程度に薄肉化しているものである。
【００２３】補強中間層３の厚さＴ２は、０．０６〜１．５mm、好ましくは０．１３〜０．８mmであり、その内訳は、補強布５の厚さが、０．０５〜１．０mm、好ましくは０．１〜０．５mm、フィルム６の厚さが、０．０１〜０．５mm、好ましくは０．０３〜０．３mmとする。但し、押し出し後の補強布５は内層３または外層４内へ食い込んでいるから、実質的な内外層の境界はフィルム６となる。
【００２４】具体的な一例では、ホース１の外径Ｄは、３５．７mmであり、その肉厚Ｔは２．６mmである。この肉厚Ｔは後述する比較例の肉厚が４．５mmであるのに対して著しく薄肉である。また、内層２と外層４の肉厚Ｔ１，Ｔ３がそれぞれ １．１mm補強中間層３の厚みＴ２は０．４mmである。
【００２５】補強中間層３の位置は、内層２と外層４の各肉厚Ｔ１，Ｔ３の差が±０．３mm以内になるように設定する。この数値は本願発明において初めて設定可能になったものであり、製品に要求される性能に応じて任意に設定でき、数値を小さくすればより精度が高くなり、それだけ薄肉化が可能になる。
【００２６】また、ホース肉厚Ｔは円周方向において若干ながら変化が生じるので、任意の場所でホース１を横断方向へカットして得られる断面において、円周方向に肉厚Ｔをノギスで計り、その最大値と最小値の差を偏肉とし、これを０．６mm以内とする。この数値は後述する比較例における許容値を１mmに設定した場合に相当する。
【００２７】以上により得られた実施例を比較例（耐透過性、耐圧性において同等性能でかつ本願発明が適用されない従来例）と比較したものを表１に示す。なお、この表の測定値は、雰囲気温度４０゜Ｃにて、透過性測定溶液として試験用燃料油Ｃ（ＪＩＳ試験規格の試験用燃料油，イソオクタンとトルエンを各５０容量％混合）を用いて測定したものである。
【表１】
【００２８】次に、各構成部の詳細につきさらに説明する。まず、内層２及び外層４は同じゴム系材料であり、ＮＢＲ、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）、ＣＲ（クロロプレンゴム）、ＩＩＢ（ブチルゴム）、ＣＳＭ（クロロスルホン化ポリエチレン）、ＥＣＯ（エピクロルヒドリンゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）などを強度、耐熱性、耐候性、耐薬品性、耐油性、耐寒性、耐透過性、硬度、比重、価格等から要求特性に基づいて選択する。但し、内層２と外層４を同材料の組み合せのみならず異種材料を組み合わせて製造することができる。
【００２９】補強中間層３を構成する補強繊維層をなす補強布５は、織布、不織布または編み物等用途に応じていずれも可能であり、その構成材料は公知の種々のものを採用できるが、特に、アラミド、ＰＡ（ナイロン）６，ＰＡ６６、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート），ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド），ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）等の中から用途に合わせて適宜選択することが望ましい。
【００３０】補強布５の役割は主に耐圧外径変化の防止で、強度、耐熱性、耐屈曲性、耐吸水性、耐加水分解性等の性能の優れた繊維を使用していることが望ましい。一般的に補強布５は長手方向に強く延伸配向させた単糸を撚り合わせて織り構造にしているため、一定範囲の応力を織り構造自体の伸縮変形で保持し、それ以上の応力に対しては糸自体の抗張力で保持することが可能である。繊維の織り構造はラッセル編みや平織りなど種々あるが、薄くて耐圧外径変化が小さい、例えば平織りのような編み構造が好ましい。
【００３１】補強中間層３を構成するフィルム６は、耐透過性の向上を目的とするが、若干ながら耐圧変形防止の役割も果たす。性能の点から融点が１００℃以上３００℃以下の熱可塑性材料である。融点がホースの加硫温度（例えば、１６０゜Ｃ）より低い場合は、加硫工程でフィルムの重なった面同士が融着することにより補強効果と耐透過性が向上する。
【００３２】融点が加硫温度以上であっても、加硫温度で軟化する性質のプラスチックであれば加工が容易になるし、また接着剤を使用すればフィルム同士の端面接着が可能である。さらにはフィルムを多層構造にすれば、加硫温度より融点の高い耐熱性プラスチックと、低融点でヒートシール性の優れたフィルムを組み合わせて使用することも可能である。
【００３３】本発明で用いられるフィルム材料は、ＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）、ＬＬＤＰＥ（直鎖状低密度ポリエチレン）、エチレンビニルアルコール共重合体、ＰＶＤＣ（ポリエンカビニリデン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＰＳ、ＰＥＴ、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＡ６、ＰＡ６６、ＰＡ１１、ＰＡ１２、３元フッ素樹脂等の樹脂、またはこれらに対してアルミやセラミック等の蒸着フィルムなどを強度、耐圧性、耐透過性、耐熱温度、柔軟性等から用途に合わせて選択する。このようなフィルムの製法は、インフレーションフィルム成形とＴダイ成形のどちらでもよく、両成形法とも多層押出が可能である。さらには多層張り合わせによることもできる。
【００３４】ゴムホースを薄肉化する目的で単純にゴムの肉厚を薄くすれば、逆に透過量は増加する。内容液の透過はゴム材料や内容液の種類、材料厚みや材料のガス透過性、内圧等が因子として作用し、ガス透過性に働く材料因子としては、極性、結晶化度、配向性、結晶構造等が挙げられる。一般的にプラスチックはゴムに比べてガス透過性に優れ、数十μm厚のフィルムの方が数mm厚のゴムよりも耐ガス透過性が優れる場合も多い。このフィルムの優れた耐ガス透過性をいかすには、０．０３mmから０．３mmの厚みのフィルムが好ましく、あまり厚すぎてはホースの屈曲性に支障を来す影響が大きくなる。
【００３５】フィルム６の主目的は耐透過性であるから、長期の耐熱耐圧環境下でも性能低下しない材料が好ましい。ところがこのような条件に適合する耐熱性プラスチックは融点が高く、フィルム６の端面同士を加硫工程で融着するのは困難である。そこで、耐透過性フィルムに加えて、フィルム融着用にシーラントフィルムを積層してヒートシール可能な構成にもできる。シーラントフィルムとして使用可能なプラスチックは、ポリエチレンかプロピレンが適当であり、フィルム押出工程で多層押し出すれば容易に目的のフィルムを得ることができる。
【００３６】これらの補強布５とフィルム６は張り合わされて一体化した補強中間層３を形成する。この補強中間層３は、補強布５一層に対し、フィルム６を１層から４層使用する。積層の構成としては、補強布に対して透過性フィルム一層、補強布と耐透過性プラスチックとシーラントフィルム、補強層と耐透過性フィルムを張り合わせた両面にシーラントフィルム等、２種２層、２種３層、３種４層、３種５層、５種５層等の構成が可能である。
【００３７】フィルム６と補強布５の接着法は、両者を接着可能な接着法ならばその手法を問わない。フィルム６と補強布５を接着剤で接着する方法以外にも溶着や圧着も可能である。いずれの場合であっても、ホースの押出工程前に予めフィルム６と補強布５を接着一体化して補強中間層３を形成しておく。
【００３８】次に、ホースの成形方法を説明する。図４はこの成形方法の一例であり、まず、補強布５とフィルム６をそれぞれ原反ロール１０，１１から供給して張り合わせロール１２で張り合わせ一体化して補強部材１３をテープ状に形成する（ロール接着の場合）。
【００３９】続いてこの補強部材１３を丸めて筒状にしながら押し出しダイ１４の中間通路１５へ供給する。中間通路１５は補強部材１３（補強中間層３）を供給するための通路であり、その内外に内層用の内側通路１６と外層用の外側通路１７が設けられ、それぞれの内外層をなすための溶融原料が供給される。
【００４０】これら３通路は集合通路１８で合流し、この集合通路１８を通ってホース１が押し出される。このホース１は前記本願発明のものと同一構造である。このホース１は未加硫もしくは半加硫の状態にあり、引き続き図示しない加硫工程等へ移行する。すなわちこの押し出されたホースを所定寸法にカットし、マンドレルに装着して加硫温度に加熱することにより所定時間加硫し、例えば、３次元方向等に曲がった曲線状の最終製品を得る。
【００４１】次に、本実施例の作用を説明する。上記のようにフィルム６と補強布５を接着一体化した補強中間層３を用いたので、フィルム３による優れた耐透過性と、補強布５による優れた耐圧性を兼ね備えることができ、これによりゴムホース１をこれら耐透過性と耐圧性を同時に備えつつも従来と比べて遥かに薄肉化でき、その結果、軽量化も実現できる。
【００４２】しかも、補強中間層３をゴムホース１の肉厚内で偏在することなく均一に形成でき、フィルム６と補強布５がそれぞれ別個の方向へ偏心して相対的にずれを生じるようなことがないので、外層４側への遍在を防止して破れにくくすることができ、かつ内層２側への遍在や周方向への部分的な遍在を防いでシール性を良好にできる。そのうえ布目を浮き出させずに商品性を高め、クリップ９による緊縛力も均一化させることができる。
【００４３】さらに、補強中間層３が、フィルム６と補強布５を接着して張り合わせることにより予め一体化したものであることにより以下の効果がある。
・補強布５の補強効果により、従来までは押出成形が困難だった薄く柔らかくかつ融点の低いプラスチックのフィルム６を問題なく押出成形することが可能になり、このような特徴のあるフィルム６を用いた薄肉のゴムホース１も押出成形可能になった。
・フィルム６と補強布５を別個の工程で押し出す必要がなくなり、作業性が改善され、生産効率が著しく向上する。
・押出時に生じるフィルム６と補強布５のずれや皺などの外観不良が解消され、フィルム６と補強布５のずれに起因するフィルム６の破れ、または薄い部分が生じることによる耐透過性の低下の不具合が解消された。
・加硫マンドレル挿入時や接続側バルジ挿入時にフィルム６と補強布５の追従性が向上したため、フィルム６の破れを防止できるようになった。
・フィルム６と補強布５を接着することでフィルム６と補強布５の隙間がなくなり、接着しない場合に比べて厚みを抑えることができた。
・フィルム６と補強布５の接着で補強布６表面の凹凸をなだらかにして、ゴムホース１の内外表面に糸目が浮き出る外観不良を抑えることができた。
・補強布５表面の凹凸をなだらかにしたことで、ゴムホース１内外の追従性が向上するため、接着しない場合に比べて耐圧性や耐圧耐久性が向上した。
・平織り構造の補強布５を使用した場合、加圧の影響で糸がずれて外径変化率が大きくなる問題が起きることがあるが、フィルムと接着することで糸ずれを防止できるようになった。
・補強布５の伸縮をフィルム６がさらに抑制するため、ホースの外径変化を低く抑えることができ、耐圧耐久性やシール性が向上した。
【００４４】なお、本願発明は上記実施例に限定されず種々に変更・応用可能であり、例えば、内外層、特に外層４に対して、ゴム材料１００重量部に、熱可塑性樹脂を２〜３０重量部にブレンドしたものを使用すれば、ゴムホースの加工性と性能をさらに改善することが可能である。ブレンド用の樹脂として、例えば、ＰＰ、ポリＰＥ（エチレン）、ＰＢＴ、ポリメチルペンテン、ＰＳ、ＰＶＣ、ＰＡ、ＰＵ（ポリウレタン）等を使用できる。
【００４５】ゴム材料中の樹脂はゴムと非相溶であれば、加硫後も樹脂そのままで含有される。加硫ゴム中の樹脂は、熱可塑性の性質を有したままのため、軟化点以上の温度にすれば可塑性を示すようになる。加硫ゴムは一度加硫すればゴム弾性の性質を恒久的に失わない。しかし、ゴムと熱可塑性樹脂をブレンドすることにより、加硫後に再度加熱して変形を加えてから冷却すると再変形後の形状を保持可能となり、再び加熱すれば再変形を除去することが可能になる。
【００４６】そこで、ホース１の押し出し直後に半加硫してゴム硬度を上げることによりマンドレルへ挿入し易くするとともに、その後マンドレル加硫することで、ホースの生産性の問題点、すなわち曲げＲ部の皺やよじれ、端面のつぶれ、表面への軍手跡の付着等を改善可能である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１７７９００
【氏名又は名称】山下ゴム株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１０月６日（１９９９．１０．６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８９５０９
【弁理士】
【氏名又は名称】小松 清光
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１０８１５９（Ｐ２００１−１０８１５９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年４月２０日（２００１．４．２０） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２８６１１７ |
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