JP4967589B2 - 高圧ホースの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、高圧ホースの製造方法に関し、さらに詳しくは、優れた耐久性および耐圧性を有するとともに、金具加締め部の内側ゴム層のはく離を防止して耐久性を一層向上させることができる高圧ホースの製造方法に関するものである。

油圧作動機械に用いられる高圧ホースは、一般的に内側ゴム層と外側ゴム層との間にワイヤコード等の補強コードをスパイラル状に巻回して形成した１層、或いは複層のコード補強層を介挿して構成されている。このような高圧ホースでは、コード補強層を形成する補強コードが内側ゴム層に食い込んでホースを破裂させる不具合を防止するために、内側ゴム層とコード補強層との間にテープ状の間挿布をその長手方向を補強コードの巻付け方向と同じスパイラル方向にして一部をオーバラップさせて形成した間挿布層を介在するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、この構造では補強コードと間挿布とが同じスパイラル方向に巻付けられているため、間挿布の縦糸と縦糸との間に補強コードの一部が入り込んで内側ゴム層に食い込む、いわゆる棚落ち現象が生じて十分な耐久性および耐圧性を得ることが困難であるという問題があった。また、高圧ホースを継手等に接続する際に、金具加締め部となる内側ゴム層が加締めによって圧縮されて大きく変形し、内側ゴム層とコード補強層とがはく離する、いわゆるチューブバルジが発生するという問題があった。

このような問題を解決するため、本願の発明者らは、間挿布の長手方向がコード補強層の補強コードと交差するように逆方向にスパイラル状に巻回させて構成するとともに、間挿布の厚さ、長手方向の強力および単位質量を適正に設定することにより耐久性および耐圧性に優れた高圧ホースを提案している（特許文献２参照）。

高圧ホースを流通する流体がさらに高圧化すると、これに対応して加締め力が増大し、加締め部の内側ゴム層とコード補強層との間に過大な圧縮応力が生じるため、この圧縮応力による内側ゴム層の変形を抑制してより確実に、はく離を防止できる耐久性をさらに向上した高圧ホースが求められていた。
特開平９−２０３４８４号公報 特開２００５−１４７３４５号公報

本発明の目的は、優れた耐久性および耐圧性を有するとともに、金具加締め部の内側ゴム層のはく離を防止して耐久性を一層向上させることができる高圧ホースの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明の高圧ホースの製造方法は、内側ゴム層と外側ゴム層との間に補強コードをスパイラル状に巻回した少なくとも１層のコード補強層を配置し、内側から第１番目のコード補強層と前記内側ゴム層との間に間挿布層を配置し、該間挿布層をテープ状の間挿布をその長手方向が前記第１番目のコード補強層の補強コードと交差するように逆方向にスパイラル状に巻回して形成するとともに、該間挿布の厚さＧ（ｍｍ）、該間挿布の長手方向の強力Ｔ（Ｎ／３ｃｍ）および該間挿布の単位質量Ｗ（ｇ／ｍ²）を、該間挿布の積層数をｎとした下記（１）、（２）および（３）式を満足する範囲にした高圧ホースの製造方法であって、前記間挿布の長手方向の乾熱収縮率を１．５％以上４．０％以下に設定し、マンドレルに順次、前記高圧ホースの構成部材を外周に積層し、これを加硫して高圧ホースを製造し、加硫工程において、前記間挿布が熱収縮することにより前記内側ゴム層に食い込ませることを特徴とするものである。
０．１０≦ｎ×Ｇ≦０．７０ ・・・（１）
３５≦ｎ×Ｔ≦３００ ・・・（２）
１５≦ｎ×Ｗ≦１６０ ・・・（３）

本発明の高圧ホースの製造方法によれば、内側から第１番目のコード補強層と内側ゴム層との間に配置した間挿布層を、テープ状の間挿布の長手方向を第１番目のコード補強層の補強コードと交差するように逆方向にスパイラル状に巻回して形成し、間挿布の厚さ、長手方向の強力および単位質量を適正に設定して優れた耐久性および耐圧性を有しつつ、間挿布の長手方向の乾熱収縮率を１．５％以上４．０％に設定することで、高圧ホースを製造する際の加硫工程において間挿布が熱収縮して適度に内側ゴム層に食い込む。

これにより内側ゴム層が間挿布により補強され、高圧ホースを継手等に接続する際に金具加締め部が強く加締められて圧縮された場合でも、間挿布層と第１番目のコード補強層との間に生じる圧縮応力が分散、緩和されるため、内側ゴム層の変形を抑えて内側ゴム層とコード補強層とのはく離を防止することが可能となり、耐久性を一層向上させることができる。

以下、本発明の高圧ホースの製造方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。図１に例示するように、本発明により製造される高圧ホース１は、内側から順に内側ゴム層２、間挿布層３、第１番目のコード補強層４、中間ゴム層６、第２番面のコード補強層５および外側ゴム層７をホース軸方向を中心にして同軸状に積層して構成されている。

第１番目のコード補強層４および第２番目のコード補強層５は、それぞれの補強コード４ａ、５ａをホース軸方向に対してスパイラル状に巻回して形成されている。これら補強コード４ａ、５ａは互いにスパイラル方向を逆方向にして巻回している。また、間挿布層３はテープ状の間挿布３ａを、その長手方向、即ち、縦糸３ｂの延設方向を第１番目のコード補強層４の補強コード４ａと交差するように逆方向にスパイラル状に巻回して形成されている。

コード補強層４、５は、図示した２層に限らず、要求性能に応じて１層或いは３層以上が介挿される。コード補強層４、５を１層にした場合は、中間ゴム層６が省略された構造となる。補強コード４ａ、５ａとしては、スチールコードや有機繊維コードを用いることができ、流通する流体の圧力が高い場合は、スチールコードを使用して補強層４、５の剛性を高めることが好ましい。有機繊維コードとしては、アラミドコード、ポリエステルコード等の高弾性、高強力のコード種が好ましい。

内側ゴム層２、中間ゴム層６、外側ゴム層７を形成するゴムは、特に限定されるものではないが、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、エチレンプロピレンジエン三元共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、塩素化ブチルゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ）、臭素化ブチルゴム（Ｂｒ−ＩＩＲ）、ヒドリンゴム（ＣＨＲ、ＣＨＣ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）等を例示することができる。

内側ゴム層２、中間ゴム層６、外側ゴム層７それぞれに、これらゴムのうち同種のゴムを用いることもでき、互いに異なるゴム種にすることもできる。各ゴム層の層厚は、要求性能によって異なるが、内側ゴム層２および外側ゴム層７の層厚は例えば、０．５ｍｍ〜２．５ｍｍ程度、中間ゴム層６の層厚は０．１ｍｍ〜０．８ｍｍ程度にする。

間挿布層３は、所定幅のテープ状の間挿布３ａを１枚または複数枚積層して一部をオーバラップさせて内側ゴム層２の外周面にスパイラル状に巻付けて形成されている。間挿布３ａは、例えばポリエチレンテレフタレート等のポリエステル繊維やナイロン６、ナイロン６６等のポリアミド繊維を縦糸３ｂとして、横糸には縦糸３ｂと同じ繊維或いは異なる繊維を織り込んだ格子状等の織物やこれら繊維の編物から形成される。

この間挿布３ａがその長手方向を、コード補強層４、５のうち内側から第１番目のコード補強層４の補強コード４ａと逆方向にスパイラル状に交差するように巻付けられているので、補強コード４ａが内側ゴム層２に大きく棚落ちすることがない。そのため、局部的に補強コード４ａの配列が乱れることがなく、この補強機能を十分に発揮して高圧ホース１を均一に補強する。

さらに、間挿布３ａの厚さＧ（ｍｍ）、長手方向の強力Ｔ（Ｎ／３ｃｍ）および単位質量Ｗ（ｇ／ｍ^２）を、間挿布３ａの積層数をｎとした下記（１）、（２）および（３）式を満足する範囲にしている。尚、間挿布３ａの厚さＧ、単位質量Ｗは、ＪＩＳ Ｌ１０１８：１９９９の規定に基づいて測定したものである。

間挿布３ａの長手方向の強力Ｔの測定は、このＪＩＳ Ｌ１０１８：１９９９に準拠して、定速緊張形引張り試験機を用いたカットストリップ法により行ない、その際の試験片の大きさは幅３ｃｍ、長さ４０ｃｍ、つかみ間隔を２５ｃｍ、引張速度を３０ｃｍ／ｍｉｎとした。
０．１０≦ｎ×Ｇ≦０．７０ ・・・（１）
３５≦ｎ×Ｔ≦３００ ・・・（２）
１５≦ｎ×Ｗ≦１６０ ・・・（３）

このように、間挿布３ａの積層数ｎで特定される間挿布３ａの厚さＧと強力Ｔとを規定するとともに、単位質量Ｗを規定することにより内側ゴム層２に第１番目のコード補強層４の補強コード４ａが間挿布層３を介して厚さ方向に適度に均等に食い込んで内側ゴム層２が補強される。また、内側ゴム層２、間挿布層３、第１番目のコード補強層４それぞれの層間の接着力が向上し、耐久性および耐圧性に優れた高圧ホース１を得ることができる。

また、この間挿布３ａの長手方向の乾熱収縮率は、１．５％以上４．０％以下に設定されている。この乾熱収縮率とは、１５０℃の乾燥機中で３０分間乾燥させた後の寸法変化をＪＩＳ Ｌ１９０９：２００５の規定に基づいて測定したものである。

この設定範囲に乾熱収縮率を設定するために、例えば、間挿布３ａを内側ゴム層２に巻付ける前に、いわゆるディッピングにより接着樹脂に浸漬させた後、幅方向に所定のテンションを負荷した状態のまま乾燥させて乾熱収縮率を調整することができる。この方法によれば、付与するテンションの大きさを変えることにより任意に乾熱収縮率を調整し、所望の値に設定することができる。

この高圧ホース１は、例えば、従来のゴムホースの製造方法のようにマンドレルに内側ゴム層２となるゴム部材を被覆し、順次、間挿布層３、第１番目のコード補強層４、中間ゴム層６、第２番目のコード補強層５、外側ゴム層７となる部材を外周に積層し、これを加硫して製造することができる。

この加硫工程において、長手方向の乾熱収縮率を１．５％以上４．０％以下に設定した間挿布３ａが熱収縮することにより、図２に例示するように、適度に内側ゴム層２に食い込むようになる。尚、図２は第１番目のコード補強層４よりも外周側の構成要素を省略して模式的に図示した正面図である。間挿布３ａの乾熱収縮率を上記の範囲に規定しているので断面方向において、ほぼ円状に均一に熱収縮し、これに伴い第１番目のコード補強層４の補強コード４ａが厚さ方向に大きく乱れることなく、断面方向において、ほぼ円状の配列が維持される。

このように食い込んだ間挿布３ａ（間挿布層３）により内側ゴム層２が補強されるとともに、内側ゴム層２と第１番目のコード補強層４との間の剛性差が小さくなる。したがって、図３に例示するように高圧ホース１をニップル等の継手金具８に取付けて外周を加締め金具９により加締めて接続した場合に、間挿布３ａにより補強された内側ゴム層２とコード補強層４との間に生じる圧縮応力が分散、緩和され、内側ゴム層２の変形が抑制される。

そのため、高圧ホース１が強く加締められた場合であっても図３の二点鎖線で示すように、内側ゴム層２がはく離して内周側に盛り上がる不具合（チューブバルジ現象）を防ぐことができ、内側ゴム層２とコード補強層４とのはく離をより確実に防止でき、耐久性を一層向上させることが可能になる。これにより、高圧ホース１を内部を流通する流体の高圧化に対応させることができる。

内側ゴム層と外側ゴム層との間に４層のスパイラル巻きのスチールコードで形成されたコード補強層をそれぞれ中間ゴム層を介挿して、内側ゴム層と内側から第１番目のコード補強層との間に間挿布層を配置して構成した高圧ホース試験サンプルを間挿布層の仕様のみを表１のように変えて１２種類（実施例１〜６、比較例１〜６）製造した。尚、すべての試験サンプルの内側ゴム層はＳＢＲとＮＢＲとのブレンドゴム、外側ゴム層はＣＲとＳＢＲとのブレンドゴム、中間ゴム層はＣＲとした。また、いずれの間挿布層もナイロン６からなる繊維を格子状に編んだ間挿布により形成したものである。

これら１２種類の試験サンプルについて、コード並び具合および耐バルジ性を評価し、その結果を表１に示す。表１のコード並び具合とは、第１番目のコード補強層の補強コードの厚さ方向の凹凸具合であり、断面方向において円状にほぼ均一に配列して実使用において問題のないレベルの場合を○、実使用に問題がないが凹凸具合がやや大きい場合を△で示した。また表１の耐バルジ性とは、試験サンプルの一端部をニップルに取付けて外周を加締め金具により所定の一定の力で加締めた場合の内側ゴム層と第１番目のコード補強層との接着状態を１２０℃に加温した後に評価したもので、内側ゴム層の変形がほとんどなく接着状態が良好な場合を○、内側ゴム層が変形して内周側に盛り上がり、第１番目のコード補強層との間に若干のはく離が生じている場合を△で示した。このコード並び具合と耐バルジ性の両方が○の場合を判定として○で示し、それ以外の場合を△で示した。

表１の結果から間挿布の長手方向（縦糸方向）の乾熱収縮率を１．５％以上４．０％以下に設定し、間挿布の厚さＧ（ｍｍ）、長手方向の強力Ｔ（Ｎ／３ｃｍ）および単位質量Ｗ（ｇ／ｍ^２）を、間挿布の積層数をｎとした上記の（１）〜（３）式を満たすようにした実施例１〜６の試験サンプルでは、第１番目のコード補強層の補強コードの厚さ方向の乱れが小さく、内側ゴム層と第１番目のコード補強層との接着状態も良好であることが確認できた。

本発明により製造される高圧ホースを一部切開して例示する斜視図である。 図１の高圧ホースの一部を省略して模式的に示す正面図である。 図１の高圧ホースの金具加締め部を示す拡大断面図である。

符号の説明

１ 高圧ホース
２ 内側ゴム層
３ 間挿布層 ３ａ 間挿布 ３ｂ 縦糸
４ 第１番目のコード補強層 ４ａ 補強コード
５ 第２番面のコード補強層 ５ａ 補強コード
６ 中間ゴム層
７ 外側ゴム層
８ 継手金具
９ 加締め金具

Claims (3)

1. 内側ゴム層と外側ゴム層との間に補強コードをスパイラル状に巻回した少なくとも１層のコード補強層を配置し、内側から第１番目のコード補強層と前記内側ゴム層との間に間挿布層を配置し、該間挿布層をテープ状の間挿布をその長手方向が前記第１番目のコード補強層の補強コードと交差するように逆方向にスパイラル状に巻回して形成するとともに、該間挿布の厚さＧ（ｍｍ）、該間挿布の長手方向の強力Ｔ（Ｎ／３ｃｍ）および該間挿布の単位質量Ｗ（ｇ／ｍ²）を、該間挿布の積層数をｎとした下記（１）、（２）および（３）式を満足する範囲にした高圧ホースの製造方法であって、前記間挿布の長手方向の乾熱収縮率を１．５％以上４．０％以下に設定し、マンドレルに順次、前記高圧ホースの構成部材を外周に積層し、これを加硫して高圧ホースを製造し、加硫工程において、前記間挿布が熱収縮することにより前記内側ゴム層に食い込ませる高圧ホースの製造方法。
   ０．１０≦ｎ×Ｇ≦０．７０ ・・・（１）
   ３５≦ｎ×Ｔ≦３００ ・・・（２）
   １５≦ｎ×Ｗ≦１６０ ・・・（３）
2. 前記間挿布が、接着樹脂に浸漬された後に幅方向にテンションを負荷した状態で乾燥されることにより長手方向の乾熱収縮率を前記設定範囲に調節したものである請求項１に記載の高圧ホースの製造方法。
3. 前記補強コードがスチールコードである請求項１または２に記載の高圧ホースの製造方法。

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