JP4428600B2

JP4428600B2 - 成型ホースの製造方法

Info

Publication number: JP4428600B2
Application number: JP2000094024A
Authority: JP
Inventors: 行延榎本
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2010-03-10
Anticipated expiration: 2020-03-30
Also published as: JP2001277327A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、予め配管すべき形状に型付けされたホース（以下単に「成型ホース」とも称する）の製造方法およびこの方法により製造された成型ホースに関する。詳しくは、気密性を高めるために最内面に配設された樹脂層にしわや亀裂等のない、形状の安定した成型ホースの製造方法およびこの方法により製造された成型ホースに関する。かかる成型ホースは、自動車用エアコンディショニングシステム等の冷媒輸送用成型ホースとして有用である。
【０００２】
【従来の技術】
地球オゾン層の破壊等、今日の環境問題に対する対策として、エアコンディショニングシステムからの冷媒の漏れを極力小さくすることが求められており、使用される冷媒輸送用ホースにも最内面に樹脂層を設けて、使用中の冷媒の透過量を極力小さくすることが行われるようになってきている。
【０００３】
一方で自動車自体の小型、軽量化が求められ、燃費の向上や省資源が図られている。そのため、車両用エアコンディショニングシステムにおいて用いられる冷媒輸送用ホースは、狭いエンジンルームでの配管に当たり、予め配管すべき形状に型付けされたホースを選択する方が、よりコンパクトな各部品の配置が可能となることから、今日では、多種多様な形状の成型ホースの要求が高まってきている。
【０００４】
かかる成型ホースの従来の作り方は、一般に次のようにして行われていた。先ず、内面ゴム層を中空のチューブとして作り、その外周面に補強層を編上げ、さらにその外周面に外面ゴム層を押出して被覆する。その後、この未加硫ホースを裁断し、予め所定の形状に成型された金属製のマンドレルを挿入し、これを蒸気缶に入れて、加圧加熱して加硫し、一体化する。この製法においては、裁断された未加硫ホースに予め所定の曲げ形状に成型された金属マンドレルを挿入したり、加硫後にそれを引き抜いたりするため、マンドレル表面に多量のシリコーン系離型剤や石鹸を用いる必要があった。
【０００５】
【発明が解決使用とする課題】
かかる製造方法のため、従来の成型ホースにおいては、最内面に気密性向上のための樹脂層を薄く設けるのが困難であった。樹脂層を設ける場合には、先ず樹脂層として樹脂チューブを作り、次いで、この樹脂チューブの外周面上に内面ゴム層を押し出して成型していたため、この樹脂層の厚さを薄くすることは困難であった。
【０００６】
また、製造の過程で、成型マンドレルを未加硫ホースに押し込む際、補強層が変形しやすく、それゆえ耐圧性を要するホースへの適用が難しかった。さらに、最内面に樹脂層を有するホースでは、マンドレルの押し込み時および加硫後におけるその引き抜き時に樹脂層にしわや亀裂が入り易いという問題があった。
【０００７】
また、ホース内面に多量の離型剤を用いる必要があったため、内面の清浄度を必要とするエアコンディショニングシステムのホースとしての使用には難があった。
【０００８】
さらに、従来のように蒸気缶中で加硫を行った場合、補強用繊維に蒸気が接するとポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維やビニロン繊維は加水分解を生じるため、ホース端部を保護するか、あるいは加水分解部分を仕上時に切り取れるよう余尺を設ける等の対応が必要となり、コスト的に不利であった。なお、アラミド繊維であればこの問題は解消し得るが、繊維自体が非常に高価になってしまうという新たな問題があった。
【０００９】
そこで本発明の目的は、最内面の樹脂層にしわや亀裂等のない、形状の安定した成型ホース、特には冷媒輸送用成型ホースを安価に製造する方法およびこの方法により製造された成型ホースを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、成型ホースの製造過程における加硫条件を工夫することにより前記目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明は下記に示す通りである。
【００１１】
＜１＞内面ゴム層と、該内面ゴム層の外周に巻装された１層以上の補強層と、該補強層の外周に配設された外面ゴム層とを有するホースであって、前記内面ゴム層の内周面に樹脂層が配設されている成型ホースの製造方法において、
（Ｉ）スチールコードを入れた加硫ゴムマンドレルの外周面上に前記樹脂層を押出し被覆する工程と、
（ＩＩ）得られた樹脂層の外周面上に前記内面ゴム層を重ねて押出し被覆する工程と、
（ＩＩＩ）得られた内面ゴム層の外周面上に１層以上の補強層を巻装する工程と、
（ＩＶ）巻装された補強層の外周面上に外面ゴム層を押出し被覆する工程と、
（Ｖ）外面ゴム層が配設された未加硫ホースに第１加硫を施して半加硫する工程と、
（ＶＩ）半加硫したホースを前記スチールコードを入れた加硫ゴムマンドレルとともに所定の長さに裁断する工程と、
（ＶＩＩ）裁断された半加硫ホースを所定形状に型付けした後、第２加硫を施して最終加硫する工程と、
（ＶＩＩＩ）最終加硫したホースからマンドレルを引く抜く工程と、
を含み、前記第１加硫の加硫温度が前記第２加硫の加硫温度よりも低いことを特徴とする成型ホースの製造方法である。
【００１２】
＜２＞前記＜１＞の製造方法において、前記（ＩＶ）工程において外面ゴム層を配設した未加硫ホースの外周面に耐熱性樹脂層を押出し被覆した後、前記（Ｖ）工程において第１加硫を施し、しかる後、該耐熱性樹脂層を剥がして前記（ＶＩ）工程において裁断する製造方法である。
【００１３】
＜３＞前記＜１＞の製造方法において、前記（ＩＶ）工程において外面ゴム層を配設した未加硫ホースの外周面にシーツでラッピングした後、前記（Ｖ）工程において第１加硫を施し、しかる後、ラッピングしたシーツを剥がして前記（ＶＩ）工程において裁断する製造方法である。
【００１４】
＜４＞前記＜１＞〜＜３＞のいずれかの製造方法において、前記（ＩＩＩ）工程において内面ゴム層の外周面上に巻装する１層以上の補強層が、有機繊維または金属繊維もしくはこれらの組み合わせよりなる編組構造体よりなる製造方法である。
【００１５】
＜５＞前記＜４＞の製造方法において、前記（ＩＩＩ）工程において内面ゴム層の外周面上に巻装する１層以上の補強層が、有機繊維または金属繊維もしくはこれらの組み合わせよりなる左右１対をなすスパイラル構造体よりなる製造方法である。
【００１６】
＜６＞前記＜１＞〜＜５＞のいずれかの製造方法により製造されたことを特徴とする成型ホースである。
【００１７】
前記＜１＞の発明により、最内面の樹脂層にしわや亀裂等のない、形状の安定した成型ホースが得られる。即ち、第１加硫を施すことにより最内面の樹脂層と内面ゴム層との接着力が高められ、その後の変形時における相互移動を小さく抑えられることにより、最内面の樹脂層のしわ等の発生が抑制できる。
【００１８】
前記＜２＞または＜３＞の発明により、前記（Ｖ）工程における第１加硫でマンドレルの熱膨張と外周面の耐熱性樹脂層またはシーツによるモールド効果とによりゴム材料が加圧加熱され、半加硫状態のまま良好に一体化する。この結果、前記＜１＞の発明の効果を、より良好に得ることができる。
【００１９】
前記＜４＞の発明により、特には前記＜５＞の発明により、上述の効果が得られるとともに、耐圧補強効果に優れた成型ホースを得ることができる。
【００２０】
前記＜６＞の発明により、最内面の樹脂層にしわや亀裂等がないため、冷媒の透過量を極力小さくすることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明の製造方法において、（Ｉ）工程で用いる弾性体マンドレルは、例えば、芯体にスチールコードを入れ、その外周に加硫ゴム、好適にはエチレンプロピレンジエン三元共重合体ゴム（ＥＰＤＭ）製の加硫ゴムを配設したマンドレルとすることができる。また、マンドレルはポリプロピレンやポリアミド等の熱可塑性樹脂を用いてもよい。かかるマンドレルの外径は、製造するホースの内径に合わせて適宜選定すればよい。（Ｉ）工程では、かかる弾性体マンドレルの外周面上に樹脂層を押出し被覆する。樹脂層は、ポリアミド、ポリエステル、ポリエーテル、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリプロピレン、ポリエチレン等の樹脂層とすることができ、従来より知られているものを適宜選定することができる。本発明の製造方法においては、かかる樹脂層の厚さが７００μｍ以下、さらには５００μｍ以下、さらに特には３００μｍ以下においても内面の樹脂層にしわや亀裂等のない、形状の安定した成型ホースを得ることができる。
【００２２】
（ＩＩ）工程では、樹脂層の外周面上に内面ゴム層を重ねて押出し被覆する。かかる内面ゴム層には、ブチルゴム（ＩＩＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレンプロピレンジエン三元共重合体ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、シリコーンゴムなどのゴムを用いることができるが、気密性の面からブチルゴム（ＩＩＲ）が好ましい。また、ホース用ゴム組成物には、ゴム工業界で一般に用いられている加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、老化防止剤、可塑剤、軟化剤、充填剤等を適宜配合することができる。
なお、樹脂層と内面ゴム層との間の接着性を高めるために、好ましくは両者の間に接着剤を塗布する。
【００２３】
（ＩＩＩ）工程では、内面ゴム層の外周面上に１層以上の補強層を巻装する。補強層は、有機繊維または金属繊維もしくはこれらの組み合わせよりなる編組構造体であることが好ましく、例えば、ポリエチレンテレフタレート繊維（ＰＥＴ繊維）を、好適にはスパイラル状（図１参照）、またはブレード状（図２参照）のように編上げたもので、内面ゴム層１の外周面上に配置される。図示する繊維補強層３に用いられる繊維や編み方は限定されるものではなく、適宜用途に応じ選定することができる。また、交互に巻き付けた各層の間に接着用のゴムシーツ（図示せず）を挿入してもよい。尚、図１および図２において、内面ゴム層の内面に樹脂層４が配設されている。
【００２４】
（ＩＶ）工程では、補強層の外周面上に外面ゴム層を押出し被覆する。図示するように繊維補強層３の外周面上に配設された外面ゴム層２は、内面ゴム層１と同様のゴム材を用いることができるが、耐候性を考慮してＥＰＴやＳＢＲ／ＮＢＲブレンド系、あるいは老化防止剤を多量に配合した系とすることができる。
【００２５】
（Ｖ）工程では、外面ゴム層が配設された未加硫ホースに第１加硫を施して半加硫する。この際、（ＩＶ）工程において外面ゴム層を配設した未加硫ホースの外周面に耐熱性樹脂層を押出し被覆するか、あるいはシーツをラッピングすることが好ましい。このようにすることでモールド効果が得られ、ゴム材料が良好に加圧加熱され、半加硫状態のまま良好に一体化させることができる。なお、耐熱性樹脂層としては、ポリメチルペンテン樹脂が好ましく、ポリプロピレン、ポリエチレン等の樹脂でも用途によっては使用することができる。また、シーツとしては耐熱性を有するものであれば特に制限されるべきものではないが、ポリアミド系繊維を好適に用いることができる。また、半加硫状態のホースに既知の方法でプリッキング（外面ゴムに透過したガスを逃すための穴あけ）を行うこともできる。
【００２６】
ここで、半加硫は、（Ｖ）工程の第１加硫の加硫温度を（VII）工程の第２加硫の加硫温度よりも低く設定することにより得る。
【００２７】
（ＶＩ）工程では、半加硫したホースを前記弾性体マンドレルとともに所定の長さに裁断する。外面ゴム層の外周面に耐熱性樹脂層を被覆してある場合またはシーツがラッピングしてある場合には、これらを剥がした後に裁断する。
【００２８】
（ＶＩＩ）工程では、裁断された半加硫ホースを治具や型に組み込むことにより所定形状に型付けする。この際、外周の耐熱性樹脂被覆層またはシーツは先に剥がしてあるため、容易に必要な形状に組み込むことができる。さらに、このとき予熱として１３０℃で１０分程度暖めると、ホースとマンドレルの柔軟性が増し、組込みをさらに容易に行うことができるため、複雑な形状に型付けするには有効である。しかる後、第２加硫を施して最終加硫を施す。半加硫状態のホースを組み込んだ治具または型ごと第２加硫として熱空気式の加硫槽へ入れ、加硫することができる。この第２加硫により、内面ゴム層および外面ゴム層は完全に加硫され、必要とするゴムの物理特性が得られる。さらに、第２加硫により、ホースは、所定の形状に型付けされる。
【００２９】
（ＶＩＩＩ）工程では、最終加硫したホースからマンドレルを引き抜く。加硫されたホースは、治具または型から取り出され、内面のマンドレルは既知の方法でホースから引き抜くことができる。引き抜かれたホースは、所定の形状を保つために用意された冷却型に組み込んで完全に冷却されるまで保つことが好ましい。これにより、所定の形状のホースを得ることができる。
【００３０】
本発明においては、（Ｉ）から（Ｖ）までを連続的に行っても、あるいは、各工程を適宜単独で行なってもよいことはいうまでもなく、さらには、第１加硫を未加硫ホースをドラム等に巻き付けて行ってもよく、あるいは蒸気による加硫を行ってもよいことはいうまでもない。
【００３１】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づき説明する。
実施例１
本実施例では、弾性マンドレルとして、芯体にスチールコードを入れたＥＰＤＭ製の加硫ゴムマンドレルを用いた。このマンドレルの外径は、１４．６ｍｍとした。
【００３２】
このマンドレルの上にポリアミド樹脂を主とした最内層樹脂層を厚さ０．１０ｍｍで押出し被覆した。次いで、ポリアミド樹脂上に、塩化ゴム系の接着剤を塗布し、その外周に内面ゴム層として、ＩＩＲ系ゴムを１．２ｍｍの厚さで押出し、さらにその外周にＰＥＴ繊維４４４．４ｔｅｘを２２本ずつ交互に１対をなすようスパイラルに巻き付けた。交互に巻き付けた各層の間に接着用として、ＩＩＲ系の０．３ｍｍのゴムシーツを挿入した。
【００３３】
次いで、外面ゴム層として補強層繊維層の外側にＥＰＤＭ系ゴムを１．２ｍｍの厚みで押出し被覆した。これらの未加硫ホースの成型を連続的に行い、未加硫ホースの外周に耐熱性樹脂層をさらに連続的に押出し、被覆した。耐熱性樹脂層としてはポリメチルペンテン樹脂を用いた。
【００３４】
耐熱性樹脂層で被覆された未加硫ホースは、冷却水槽で外面の耐熱性樹脂層を収縮硬化させ、連続的に熱空気加硫槽に導き、第１加硫を行った。第１加硫の条件は、１２０℃で３０分とした。
【００３５】
連続的に耐熱性樹脂層で被覆された半加硫状態のホースから該耐熱性樹脂層を剥がし、巻き取った。半加硫状態で一体化されたホースは、マンドレルごとに所定の長さに裁断し、のＵ字型（曲率半径６０ｍｍ）となるように用意された型に組み込んだ。
【００３６】
半加硫状態のホースを組み込んだ型ごと第２加硫として熱空気式の加硫槽へ入れ、最終加硫を施した。この条件は１５０℃で６０分とした。最終加硫したホースは、型から取り出し、内面のマンドレルを既知の方法でホースから引き抜き、所定の形状を保つように用意された冷却型にホースを組み込んで完全に冷却されるまで保持した。
【００３７】
実施例２〜６，比較例１〜４
第１加硫の条件および第２加硫の条件を下記の表１に示すように変動させ、他の条件は上述の実施例１と同様にして各種ホースを試作した。なお、実施例３において、第１加硫の条件（１２０℃×６０分）は、このホースに用いられる内面ゴム層および外面ゴム層の正規の加硫条件（１５０℃×６０分）であることから、第１加硫では、ホースの加硫度がほぼ１５％となった。
【００３８】
得られたホースについて、その形状、外観および内面樹脂のしわの有無につき、以下の基準で評価を行った。

得られた結果を下記の表１に併記する。
【００３９】
【表１】

【００４０】
前記表１から、第１加硫の加硫温度は１２０℃程度が適しており、第２加硫の加硫の条件に近づくにつれ、内面樹脂層のしわが入りやすくなり、形状の安定性も劣ってくることが分かる。一方、第１加硫を行わないと（比較例１）、ゴムが完全に未加硫のため型付けのときに傷が入りやすく、外面層に凹凸や剥がれ等が生じて商品価値のないものとなってしまった。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明によれば、最内面の樹脂層にしわや亀裂等の発生を防ぐことができ、しかも形状の安定した成型ホースが得られる。従って、自動車用エアコンディショニングシステムの冷媒輸送用成型ホースとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る成型ホースの一部切欠きの正面図である。
【図２】本発明の他の一実施の形態に係る成型ホースの一部切欠きの正面図である。
【符号の説明】
１内面ゴム層
２外面ゴム層
３繊維補強層
４樹脂層

Claims

内面ゴム層と、該内面ゴム層の外周に巻装された１層以上の補強層と、該補強層の外周に配設された外面ゴム層とを有するホースであって、前記内面ゴム層の内周面に樹脂層が配設されている成型ホースの製造方法において、
（Ｉ）スチールコードを入れた加硫ゴムマンドレルの外周面上に前記樹脂層を押出し被覆する工程と、
（ＩＩ）得られた樹脂層の外周面上に前記内面ゴム層を重ねて押出し被覆する工程と、
（ＩＩＩ）得られた内面ゴム層の外周面上に１層以上の補強層を巻装する工程と、
（ＩＶ）巻装された補強層の外周面上に外面ゴム層を押出し被覆する工程と、
（Ｖ）外面ゴム層が配設された未加硫ホースに第１加硫を施して半加硫する工程と、
（ＶＩ）半加硫したホースを前記スチールコードを入れた加硫ゴムマンドレルとともに所定の長さに裁断する工程と、
（ＶＩＩ）裁断された半加硫ホースを所定形状に型付けした後、第２加硫を施して最終加硫する工程と、
（ＶＩＩＩ）最終加硫したホースからマンドレルを引く抜く工程と、
を含み、前記第１加硫の加硫温度が前記第２加硫の加硫温度よりも低いことを特徴とする成型ホースの製造方法。
前記（ＩＶ）工程において外面ゴム層を配設した未加硫ホースの外周面に耐熱性樹脂層を押出し被覆した後、前記（Ｖ）工程において第１加硫を施し、しかる後、該耐熱性樹脂層を剥がして前記（ＶＩ）工程において裁断する請求項１記載の製造方法。
前記（ＩＶ）工程において外面ゴム層を配設した未加硫ホースの外周面にシーツでラッピングした後、前記（Ｖ）工程において第１加硫を施し、しかる後、ラッピングしたシーツを剥がして前記（ＶＩ）工程において裁断する請求項１記載の製造方法。
前記（ＩＩＩ）工程において内面ゴム層の外周面上に巻装する１層以上の補強層が、有機繊維または金属繊維もしくはこれらの組み合わせよりなる編組構造体よりなる請求項１〜３のうちいずれか一項記載の製造方法。
前記（ＩＩＩ）工程において内面ゴム層の外周面上に巻装する１層以上の補強層が、有機繊維または金属繊維もしくはこれらの組み合わせよりなる左右１対をなすスパイラル構造体よりなる請求項４記載の製造方法。