JP3166495B2 - 積層構造ホース - Google Patents

積層構造ホース

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ゴム質外層の内周面に
樹脂内層を積層した構造からなるホースに関し、詳しく
は、高ガソリン耐性および低ガソリン透過性を有し、自
動車用燃料ホース(フィラーホース)などに好適に用い
られる積層構造ホースに関する。
【0002】
【従来の技術】近年の大気汚染に関連して大気中に放出
される炭化水素の量を低減させる必要があるため、自動
車の燃料ホースについても炭化水素(ガソリン)の透過
量に関する規制が厳しくなっている。
【0003】燃料ホース、すなわち自動車の燃料タンク
とガソリンを注入する注入口を連結するホース(フィラ
ーホース、フィラーネックホース)は、従来より耐燃料
油性及び耐候性を有するゴム材料で構成されており、例
えばアクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)・ポリ
塩化ビニル(PVC)ブレンドゴムの単層構造、あるい
は内層がNBR、外層がクロロプレンゴム(CR)、ク
ロロスルホン化ポリエチレンゴム(CSM)、エピクロ
ルヒドリンゴム(CHC)等で構成される2層構造から
なるものが用いられているが、これらの構成からなる燃
料ホースでは前記規制に対応しきれなくなっているのが
現状である。特に最近では自動車の排気ガスを清浄化す
るためにガソリン中にアルコールを添加したアルコール
添加ガソリンも用いられるようになり、該添加ガソリン
は無添加のガソリンよりも透過性が高いため一層ガソリ
ン耐透過性に優れた燃料ホースが求められている。
【0004】ガソリン透過量を低減させるためには出来
るだけ透過性の小さな材料を用いる必要があり、金属材
料はガソリンを事実上透過しないので、この点からは好
ましいが、燃料ホースに要求される連結作用などを考慮
する場合、金属のような弾性率の極めて高い材料を用い
ることは事実上困難であることが多く、そこで通常は樹
脂やゴムなどの弾性(柔軟性)材料が用いられ、そのな
かでガソリン透過性の極力小さいものが選択されてい
る。
【0005】ところが樹脂材料については、一般的に樹
脂の弾性率はゴムに比べて小さいので燃料ホースとして
用いた場合には柔軟性に難点がある。具体的には、樹脂
で作製した燃料ホースは自動車に組付けるときの燃料タ
ンクと車体側とに生じる誤差を吸収できず、また被組付
け側金属部品との嵌合性にも問題が生じる。
【0006】一方、ゴム材料等を用いたものとしては、
最内層にフッ素系ゴムを用い、外層にNBR・PVCブ
レンドゴム、CR、CSMなどを用いた2層以上の構造
を有するホースが知られている。フッ素系ゴムは、その
分子骨格にフッ素を含有することによって他のゴム材料
に比べて極めて低いガソリン透過性を示し、しかもその
弾性は他のゴム材料と同等であるため、フッ素系ゴムを
用いた燃料ホースは従来のゴム材料で形成したものと変
わりない連結作用を保ちながらガソリンに対する透過性
を従来よりも大幅に低減できる利点を有している。
【0007】ところがフッ素系ゴムは、その肉厚を大き
くすればガソリンに対する透過性が小さくなるものの材
料単価が高いために限界があり、むしろ出来るだけ薄く
することが工業的生産の課題であって、コスト面からの
制約がある。特に、押出し成形によって積層構造のホー
スを製造する場合、現状の押出機の性能では内層の厚さ
を大幅に薄くすることができず、コスト高を免れない。
また、フッ素系樹脂は一般に非粘着性であるためにゴム
質外層との積層が難しく、ゴム層とフッ素系樹脂層を複
合化するには接着剤層を介在させるなどの手段が必要と
なり、製造工程が複雑になる問題がある。
【0008】
【発明の解決課題】本発明は従来の積層構造ホースにお
ける上記課題を解決したものであり、ガソリン透過性が
小さく、柔軟性に優れ、しかも低コストの燃料ホースを
提供することを目的とする。
【0009】
【課題の解決手段】すなわち本発明によれば以下の構成
を有する積層構造ホースが提供される。 (1) ゴム質外層の内周面に積層された薄肉の樹脂内
層を有する積層構造ホースであって、その樹脂内層が、
ゴム質外層の内周面にフッ素系熱可塑性樹脂粉体とポリ
アミド系熱可塑性樹脂粉体との混合物を粉体塗装し、こ
れを加熱溶融することにより形成された、フッ素系熱可
塑性樹脂とポリアミド系熱可塑性樹脂との混合体からな
ることを特徴とする積層構造ホース。 (2) 樹脂内層とゴム質外層の層間接着力が2N/mm
以上であり、ガソリン透過性が6.0mg/cm・日以下で
ある上記(1)の積層構造ホース。 (3) 樹脂内層がフッ素系熱可塑性樹脂10〜40重
量%とアミド系熱可塑性樹脂90〜60重量%からなる
上記(1)の積層構造ホース。 (4) ゴム質外層を加硫または半加硫状態に予備成形
し、帯電させた混合物粉体をこのゴム質外層の内側に静
電塗装し、次いでこのゴム外層を加熱オーブンに入れて
全体的に加熱するか、あるいはゴム外層の内側に棒状の
加熱装置を挿入して内側から加熱することにより混合物
粉体を加熱溶融して形成した請求項1の積層構造ホー
ス。
【0010】
【発明の具体的開示】本発明に係る積層構造ホースの外
層を形成するゴム材料としては、柔軟性や耐候性を有す
るものが用いられ、従来の単層ホースのゴム材料あるい
は従来の積層ホースにおいて外層を形成しているゴム材
料と同様なものを適宜選択して用いることができる。好
ましいゴム材料としては、例えば、NBR・PVCブレ
ンドゴム、CR、CHC、CSMなどのハロゲン含有ゴ
ムが挙げられるが、用途に応じてエチレン−プロピレン
−非共役ジエン共重合体ゴム(EPDM)などを使用す
ることもできる。
【0011】本発明に係る積層構造ホースの内層はフッ
素系熱可塑性樹脂とポリアミド系熱可塑性樹脂との混合
体からなる樹脂によって形成される。フッ素系熱可塑性
樹脂およびポリアミド系熱可塑性樹脂はいずれもガソリ
ンに対する透過性が小さく、特にフッ素系熱可塑性樹脂
はアルコール添加ガソリンに対して優れた耐透過性を有
している。なお、ガソリンに対する透過性はその樹脂が
有するガソリンに対する透過定数によって定まる。この
透過定数は、容器内にガソリンを入れ、液面に接触させ
て樹脂フィルムの蓋をし、密閉状態で一定時間経過した
後の重量減を測定し、これを単位面積あたりの値として
表したものである。具体的には、温度40℃、24時間
経過後、樹脂フィルム1mm厚、表面積1cm2 あたりの重
量減(mg・mm /cm2 ・日)で表され、通常、低ガソリン
透過性とはこの値が1以下のものを指す。ポリアミド樹
脂は概ね1以下のガソリン透過定数を有し、フッ素系樹
脂のガソリン透過定数は一般に更に小さい。従って、フ
ッ素系樹脂およびポリアミド系樹脂の混合体を用いるこ
とにより、ガソリン透過性を大幅に低減することができ
る。
【0012】ガソリン中にアルコールが添加されると樹
脂のガソリン透過定数が変化し、ポリアミド系樹脂はこ
の透過定数がやや大きくなるが、フッ素系樹脂ではこの
変化が小さい。従って、本発明のフッ素系樹脂およびポ
リアミド系樹脂の混合体からなる樹脂内層はアルコール
添加ガソリンに対しても優れた低透過性を示す。
【0013】次に、フッ素系樹脂は一般に非粘着性であ
るため、通常はゴム外層と積層させるのが難しいが、本
発明では、フッ素系樹脂を接着強度に優れたポリアミド
系樹脂と混合して用いることにより、樹脂内層とゴム外
層との層間接合強度を大幅に高めた。具体的には、一例
として、フッ素系樹脂粉体とポリアミド系樹脂粉体の混
合物をゴム外層内周面に粉体塗装し、これを加熱溶融さ
せることにより、ホース内周面を覆うフッ素系樹脂粉が
溶融したポリアミド系樹脂によって該内周面に強固に接
着され、ゴム質の外層内周面に層間接合強度の大きい樹
脂内層が形成される。なお、このような粉体塗装を利用
すれば、従来の押出し成形とは異なり、層厚の薄い樹脂
内層を形成することができる。
【0014】本発明で用いるフッ素系熱可塑性樹脂およ
びポリアミド系熱可塑性樹脂は、燃料用ホースとして上
記ガソリン透過性および接着性を満足するものであれば
良いが、粉体塗装を利用するためには、容易に粉体化で
き、かつ200℃程度以下の温度で溶融製膜可能なもの
が好ましい。樹脂の溶融温度が200℃を超えると、こ
の加熱溶融時の熱によりゴム質外層の物性低下を招く虞
れがあるので好ましくない。
【0015】このようなフッ素系熱可塑性樹脂の好まし
い例としては、例えばポリフッ化ビニリデン(PVD
F)やフッ化ビニリデンとテトラフルオロエチレンある
いはヘキサフルオロプロピレンとの二元あるいは三元共
重合体が挙げられ、ポリアミド系熱可塑性樹脂の好まし
い例としては、例えば11−ナイロン、12−ナイロ
ン、6−66共重合ナイロン、6−12共重合ナイロ
ン、6−610−12共重合ナイロン、6−66−12
共重合ナイロン、N−メトキシメチル−6−ナイロンな
どが挙げられる。
【0016】上記各樹脂粉体の粒径は200μm 以下、
さらには100μm 以下が好ましい。樹脂粉体の粒径が
200μm を超えるものを使用した場合には、各樹脂が
良好に分散せずガソリン透過性および接着性について満
足な効果が得られ難い。
【0017】また、上記各樹脂の含有割合は、フッ素系
熱可塑性樹脂が10〜40重量%、好ましくは15〜3
0重量%、ポリアミド系熱可塑性樹脂が90〜60重量
%、好ましくは85〜70重量%である。フッ素系樹脂
の割合が40重量%を超えると相対的にポリアミド系樹
脂の量が少なくなるので樹脂内層とゴム外層の接着性が
低下し、またフッ素系樹脂が多いので経済的ではない。
他方、フッ素系樹脂の割合が10重量%未満ではアルコ
ール添加ガソリンの透過を抑制する効果が低下するので
好ましくない。
【0018】また本発明ホースの外層材ゴム及び内層樹
脂材には、本発明の効果を阻害しない範囲内で、酸化防
止剤、中和剤、造核剤、エポキシ安定剤、帯電防止剤
(界面活性剤を含む)、可塑剤、抗菌剤、難燃剤等他の
添加剤を適宜必要に応じて添加してもよい。
【0019】
【製造方法】本発明の薄膜の樹脂内層を有する積層構造
ホースは、前述したようにゴム質外層の内周面に樹脂の
粉体混合物を粉体塗装した後に加熱溶融することにより
製造することができる(特願平5−336091号参
照)。
【0020】すなわち、まずゴム質外層を外型と内型と
からなる成形型を用いてインジェクション成形などによ
り加硫または半加硫状態に予備成形する。次にフッ素系
樹脂およびポリアミド系樹脂の混合粉体を前記ゴム質外
層の内側に粉体塗装する。具体的には、高電圧発生装置
に接続されたスプレーガンにエア管、樹脂粉体の供給管
を通じてエアと樹脂粉体とを供給し、スプレーガンに取
付けた長いノズルの噴出口から負または正に帯電させた
樹脂粉体を噴出して静電塗装する。
【0021】塗装後、樹脂粉体を加熱溶融させて薄膜化
させる。ゴム外層として半加硫状態のものを使用した場
合には、この加熱により加硫を完結させる。加熱方法と
しては、例えば樹脂粉体で内側が塗装されたゴム外層を
加熱オーブンに入れて全体的に加熱する方法、あるいは
ゴム外層の内側に棒状の加熱装置を挿入して内側から加
熱する方法などを実施することができる。
【0022】
【0023】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と共に示す
が、本実施例は例示であり本発明の範囲を限定するもの
ではない。なお本実施例および比較例で使用した原材料
は表1の通りである。
【0024】
【表1】 外層用ゴム (1)BR・PVC (2)CHC 内層用樹脂 融点(℃) 粉体粒径(μm ) (1)ナイロン11無可塑 (PA11) 186 30 (2)PVDFホモポリマー 170 4 (3)PVDFポリテトラフルオロ エチレンコポリマー(PVDF/PTFE) 126 4
【0025】実施例1 外層のゴム材料としてNBR・PVCを使用し、加硫金
型成形にて内径36mm、厚さ4mm、長さ250mmの単層
ゴム管を成形した。加硫は160℃で5分間行なった。
次に、上記ゴム管の内周面に、PA11とPDVFの混合
粉末(PA11:PDVF=85:15 重量比)を静電塗装機(ランズ
バーグ社製)にて吹き付け塗装した後、該試料を225
℃に加熱したオーブンに投入し、15分間その状態で静
置して樹脂を溶融させ、層厚0.2mmの樹脂層を形成し
た。内表面に均一な樹脂層が形成されていることを確認
して以下の物性を測定した。結果を表2に示す。
【0026】(a)ゴム質外層と樹脂内層の接着力 試料の法線方向より25mm幅の短冊状試料を採取しJISK
6301の方法に従ってゴム外層と樹脂内層の接着力を測定
した。この結果を表2に示した。 (b)ガソリンおよびアルコール添加ガソリン透過性 試料ホースの一方の開口部をガソリンタンクに接続し、
もう一方の開口部を金属性の蓋材で密閉し、試料内壁に
ガソリンが接触する状態で40℃の恒温槽中に放置し、
24時間後の重量減少を測定した。同様にメタノールを
15%含有するガソリンについても重量減少を測定し
た。この結果を表2に示した。
【0027】実施例2〜4,比較例1〜2 表2に示す外層用ゴム及び内層用樹脂を用いて実施例1
と同様の方法によりホースを製造し、各物性を測定し
た。その結果を表2に纏めて示した。
【0028】
【表2】
【0029】表2より明らかなように、ゴム外層内側に
ポリアミド系樹脂のみからなる層を設けたホース(比較
例1)では層間の接着力およびガソリン対する耐透過性
は良好なものの、アルコール添加ガソリンを多量に透過
させてしまい、またゴム外層内側にフッ素系樹脂のみか
らなる層を設けたホース(比較例2)では層間の接着力
がないため積層構造を維持することができず、いずれも
実用に耐えられないことがわかる。それに対して本発明
のホース(実施例1〜4)は層間接着力が大きく、また
ガソリンおよびアルコール添加ガソリンに対する耐透過
性にも優れる。また、実施例1で得たホースの樹脂層の
断面を反射型電子顕微鏡(日立社製)にて観察したとこ
ろ、図1に示すように、ポリアミド系樹脂10にガソリ
ンの透過を阻止するフッ素系樹脂11が良好に分散して
おり、従って、この層形態によりゴム外層13との間で
大きな層間接着力が得られると共に一層優れたガソリン
耐透過性が発現されるものと考えられる。
【0030】
【発明の効果】本発明の積層構造ホースは、フッ素系熱
可塑性樹脂とポリアミド系熱可塑性樹脂とからなる樹脂
薄膜をゴム質の外層内面面に積層してなるものであり、
ポリアミド系樹脂によってゴム質外層と樹脂内層との優
れた層間接着性が達成されており、またガソリン及びア
ルコール添加ガソリンに対してはフッ素系樹脂によって
その高い耐透過性が得られる。また静電塗装法によって
製造すれば、薄い樹脂内層を形成することができるので
コストパフォーマンスにも優れ、さらに、ホース全体の
柔軟性が維持されるので、燃料タンクや注入口との嵌合
性なども良好である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1で得たホースの樹脂層の断面の電子
顕微鏡写真
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B32B 1/00 - 35/00 F16L 9/00 - 9/22 F16L 11/00 - 11/24

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ゴム質外層の内周面に積層された薄肉の
    樹脂内層を有する積層構造ホースであって、その樹脂内
    層が、ゴム質外層の内周面にフッ素系熱可塑性樹脂粉体
    とポリアミド系熱可塑性樹脂粉体との混合物を粉体塗装
    し、これを加熱溶融することにより形成された、フッ素
    系熱可塑性樹脂とポリアミド系熱可塑性樹脂との混合体
    からなることを特徴とする積層構造ホース。
  2. 【請求項2】 樹脂内層とゴム質外層の層間接着力が2
    N/mm以上であり、ガソリン透過性が6.0mg/cm・日
    以下である請求項1の積層構造ホース。
  3. 【請求項3】 樹脂内層がフッ素系熱可塑性樹脂10〜
    40重量%とアミド系熱可塑性樹脂90〜60重量%か
    らなる請求項1の積層構造ホース。
  4. 【請求項4】 ゴム質外層を加硫または半加硫状態に予
    備成形し、帯電させた混合物粉体をこのゴム質外層の内
    側に静電塗装し、次いでこのゴム外層を加熱オーブンに
    入れて全体的に加熱するか、あるいはゴム外層の内側に
    棒状の加熱装置を挿入して内側から加熱することにより
    混合物粉体を加熱溶融して形成した請求項1の積層構造
    ホース。
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