JPH0359317B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 この発明は、粉粒体、鱗片状体のような固形物
の空気輸送において、好適な可撓性並びにすぐれ
た耐摩耗性が高温時においても保持できる構成
で、特に、高温反応炉中の反応固形物等の高温流
体の移送、高圧圧送の可能な、すぐれた可撓性を
有する高温用耐摩耗ホース並びに高温用耐摩耗ホ
ースの成形方法に関するものである。 〔従来の技術〕 従来、可撓性を有する耐摩耗性ホースとして
は、実開昭58−142474号公報に記載の考案のよう
なホースの内面ゴムに耐摩耗性材料を埋設したも
の、また、特開昭55−129433号公報には、耐摩耗
性材料の粒子状のものをゴムと混合したゴムライ
ニング材が開示され、実開昭60−31574号公報に
は、セラミツクタイル内張りゴムホースが示され
ている。 以上の構成は、すべて耐摩耗材とゴム材とがホ
ース内面を流れる流体の流動面に露呈されている
ものである。 従つて、流体が摩耗性流体であるスラリーや粉
状体の場合、従来使用されてきたホースでは、そ
のゴム材の摩耗による損耗が早期に発生し、作業
ラインストツプ等の問題を生起するものであつ
た。 因つて、先願において出願人グループは、実開
昭62−45491号公報に示すような、ゴム状物質を
流体の流動面に露呈しない改良型の焼結耐摩材内
層を有する可撓性ホースを考出したものである。 以上が、可撓性の焼結耐摩材内層を有するホー
ス系統の従来技術である。 〔発明が解決しようとする課題〕 一般に、流体を移送する場合、極めて耐摩性に
すぐれた焼結耐摩材内層を有する配管ラインにお
いて、すぐれた可撓性を有することは、極めてメ
リツトが大きい。すなわち、湾曲と可撓性は、操
業上極めて実用であり、また、配管の取付け、取
外し、点検、振動防止、あるいは、搬送箇所の移
動等、フレキシブルホース形態は重要な要素であ
る。特に、可撓性の高温用ホースとしては、ゴム
状材料を使用する以上ホース壁に使用するポリマ
ーは少なくとも200℃以上の耐熱性を有し、可及
的蓄熱容量の小さい放熱性であることが肝要であ
り、また、壁厚も可及的厚くならない様に構成す
ること並びに可撓性のゴム状物質の温度による軟
化が可及的抑制される性状であることが、高温に
おいてすぐれたゴム状弾性を発揮するうえから
も、また、長期の耐久性からも肝要である。 以上がこの発明のホース壁の構造並びにホース
壁に使用するポリマーの条件である。 さらに、補強材においても、同様、高温で容易
に軟化したり、溶融したりする性状は、高温にお
ける補強性からも不適当であり、可及的温度の影
響度の少ない、低プライ数で、高温にて十分な強
度の得られる高強度の材質であることが肝要であ
る。 以上が、この発明のホース壁に使用する補強材
の条件である。 従来のホースは、中間ゴム、補強層、外被ゴム
等からなるホース形態を使用するものであるが、
高温においては、通常の耐熱ゴムでは、ある程度
耐久性はあるが、軟化は避けられないため高温時
の物性の変化が大きい。 従つて、湾曲、可撓性等の使用上の作動によつ
て、ゴム状弾性体のクリープが大きく促進され、
不均等な変動破損を生起し、耐久性を著しく低下
し、従来のホース形態では、100℃内外程度が実
用上の限度である。 因つて、この発明の高温用耐摩耗ホースは、ホ
ース内層部に形成するアルミナセラミツクスの様
な焼結耐摩材からなる異径管セラミツクユニツト
と同質の端部リングによつて、ホースの焼結耐摩
材内層を形成するに当り、ホース壁に使用するポ
リマーと補強材について、上記の条件に適合する
構成を探究し、ホース壁も可及的厚くならない単
純な構造で、200℃以上の高温に使用可能な、温
度による物性の低下の少ない高温用耐摩耗ホース
と、高温用耐摩耗ホースの成形方法の提供を目的
とするものである。 〔課題を解決するための手段〕 この発明の高温用耐摩耗ホースを構成するホー
ス壁に使用するポリマーとしては、従来の有機質
ポリマーは不適当であり、200℃を越える温度領
域で使用可能なゴム状弾性体としては、シロキサ
ン結合（Si−Ｏ−Si）を骨格としたシリコーンゴ
ムがあげられる。また、シリコーンゴムは、一般
の合成ゴムの２倍以上の熱伝導度を有し、放熱性
であり、また、ガス透過性は、ポリエチレンの約
100倍、一般合成ゴムの10〜20倍のすぐれた透過
性を有する反面、一般的にシリコーンゴムは、次
の様な難点を有する。 (イ) シリコーンゴム特有の加水分解のため、高温
直接蒸気加硫ができない。 (ロ) 低引裂性のため、圧縮、伸張の繰り返しを受
ける連結ゴムとしては、亀裂発生のおそれがあ
る。 (ハ) シリコーン生ゴムコンパウンドは、非粘着性
のため、通常の未加硫ゴムによるホース成形の
場合のような容易さがなく、シート状の積層成
形方式が困難で、十分な接着剤が必要であり、
特に、耐摩材間の狭い部分の接合作業は容易で
ない。 (ニ) シリコーンゴムは、その構造的安定性のた
め、異材質、特に化学繊維との接着力が小さ
く、特別な接着剤処理が必要であり、有機ポリ
マーのような、カレンダーによるトツピングや
フリクシヨン操作では、十分な安定した耐圧補
強構成が容易に得られ難い。 以上の問題点を解決するためには、 (イ)の対策としては、 高温熱空気加硫が考えられるが、この高温方式
は作業としては容易でない。最も容易な方法とし
ては、常温硬化型の粘調な流動性タイプおよびグ
リース以上の半固体タイプのような高粘性のシリ
コーンゴムを使用することが好ましい。 すなわち、流動性タイプは、接着性であり、焼
結耐摩材間の狭い部分には容易に挿入接着でき、
その外側のへこみ部には半固体タイプを充填用と
し容易に充填接着できる。この常温硬化型シリコ
ーンゴムは、セラミツクスの様な焼結耐摩材に容
易に接着することができ、所要の硬化時間をとれ
ば、十分高強度を得ることができるので、加硫操
作を必要としないので、直接蒸気と接する工程が
不要となり、加水分解のおそれがない。 (ロ)の対策としては、 シリコーンゴムに芳香族ポリアミド系〔略称
ARAMID（アラミド）〕繊維（商品名、テクノー
ラ、ケブラー）の２〜８mm程度の短繊維と混合す
ることによつて、各方向に対しての引張り抗張
力、引裂抵抗性が格段に向上する。しかも、補強
材としてのアラミド繊維は、無方向に混在してい
るので、固形体としたシリコーンゴムは、圧縮
性、伸張性を十分保持しており、高強度のゴム状
弾性体をなすものである。 なお、このアラミド繊維は、耐熱性で200℃で
長時間使用に耐え且つ加熱により溶融しないの
で、温度による強力低下が著しく少ないので高温
用ホースとしては最適である。また、シリコーン
ゴムとの接着力を高めるため、一般の合成繊維の
場合のように、RFL（レゾルシン・ホルマリンラ
テツクス）処理を施した方が好ましいが、未硬化
状態の粘性シリコーンゴム使用の場合は、シリコ
ーンゴムとは極めて相溶性が良いので接着剤処理
を行なわなくても十分な接着強度が得られる。 上記の混合比は、重量比で、シリコーンゴム：
アラミド繊維＝100：５〜10程度であるが、アラ
ミド繊維量が少ない場合は強度が低下し、繊維量
が多ければ弾性が低下する傾向を有するので、ホ
ースとしての特性を加味して適宜に選定される。 (ハ)の対策としては、 熱加硫型のシリコーン生ゴムのコンパウンドの
場合より容易な成形方法としては、常温硬化性の
高粘性のシリコーンゴムの方が、焼結耐摩材間の
遊嵌部への注入設定が容易であり、硬化したシリ
コーンゴムに次次に積層することができ、コンパ
ウンドシリコーンゴムの成形より、その積層間の
エアーの介在のおそれがなく且つ厚さの精度が得
られる。 なお、高粘度のシリコーンゴムは、押出しによ
つて、円柱状の練り歯みがきの様にして耐摩材間
に詰め込むことができ、また、粘度調整を行なつ
て、パテ（putty）道具を用いて塗り付けること
もできる。また、低粘度シリコーンゴムにおいて
は、はけ（刷毛）にて薄膜塗布を行ない、硬化積
層を繰り返すことも可能である。 (ニ)の対策については、 通常のシリコーンコンパウンドは異材質との接
着力が低く、また、硬化状態のシリコーンゴムは
化学的に安定であり、異材質のものとは強固に接
着することが難しいが、未硬化の流動性タイプの
シリコーンゴムと硬化したシリコーンゴムとは容
易に接着され、接合硬化後は、全くその接合面が
観察されない程度まで均一且つ強固に接着する。
この特長を利用して通常接着し難い化学繊維材料
と接着することができる。 すなわち、繊維糸加工糸の織布類に流動性タイ
プのシリコーンゴムを含浸させ、撚糸の繊維間、
撚糸間の空隙にシリコーンゴムを毛細管現象にて
吸着させる。この吸着されたシリコーンゴムは、
織布の内外両面および中間部すべてに濡れ状態と
なつて付着するので、このシリコーンゴムが硬化
した状態では、布の内外及び中間に介在し、すべ
て一体となつて硬化状態を形成するものである。 すなわち、上記(ロ)の対策の項に言及した様な、
シリコーンゴム中に短繊維が混入されているのと
同様の状態となり、織布の繊維糸すべてがシリコ
ーンゴムにて包含されている状態となすことがで
き、織布とシリコーンゴムが強固に接合される。 従つて、焼結耐摩材間に嵌入された短繊維入り
シリコーンゴム硬化物ａ及び焼結耐摩材の外面に
塗布されたシリコーンゴム硬化物ｂに、上記シリ
コーンゴム含浸布ｃを接合するには、ａ及びｂの
外面に、未硬化の流動性タイプのシリコーンゴム
ｄを塗布した後、その硬化前に、シリコーンゴム
含浸布ｃを貼り合わせると、流動性タイプのシリ
コーンゴムｄがバインダーとなつて、ａ，ｂ，ｃ
を接合し、硬化後一体となる。 この織布は、ホースとしての耐圧強度や耐摩材
の保持についての補強性能を高めるためのもので
あり、各部が強固に接着されていることにより、
高い補強性を付与するものである。 上記の対策を利用することによつて、より有効
なホースの成形方法が得られる。 なお、この発明の高温用耐摩耗ホースは、前記
解決しようとする課題の項にて言及したとおり、
ホース壁に使用するポリマーは、少なくとも200
℃以上の耐熱性を有し、可及的蓄熱容量の小さい
放熱性の物性で、温度の上昇において、軟化並び
に物性の変化が少なく、高温においてすぐれたゴ
ム状弾性を発揮することの出来る薄肉のたとえ
ば、上ゴム等を不要とした単純な構造の容易に放
熱する構成とすることである。 因つてホース内層にはアルミナセラミツクスの
様な焼結耐摩材を使用し、連結材として使用する
ポリマーとしては、前記のとおり、有機ポリマー
は不適当であり、シロキサン結合を骨格としたシ
リコーンゴムが、200℃以上の耐熱性であり、し
かも、すぐれた熱伝導度による放熱性で且つ温度
の上昇において軟化、並性の変化が少なく、高温
においてすぐれたゴム状弾性を保持するため、ホ
ースとしての良好な作動性が得られる。従つて、
シリコーンゴムの欠点である低引裂抵抗について
の対策（短繊維混入）を行なうことによつて良好
な結果が得られるものである。但し、狭い箇所で
接着に重点が置かれる部分では一部シリコーンゴ
ムだけを使用する。また、ホースの構成として
は、壁厚を可及的最小限度に抑える構成とするも
のである。 すなわち、この発明の高温用耐摩耗ホースは、
ホースの内層にアルミナセラミツクスの様な焼結
耐摩材からなる異径管セラミツクユニツトの所要
数を大口径部と小口径部とを遊嵌状態に組合せ、
両端にセラミツク端部リングを設けて、上記セラ
ミツクユニツト相互およびセラミツク端部リング
とを、シリコーンゴムおよび／または芳香族ポリ
アミド系短繊維混入シリコーンゴムにて連結した
焼結耐摩材内層の外側に、シリコーンゴム結合芳
香族ポリアミド系短繊維布の適宜なプライ数の補
強層を接着被覆した構造を特徴とする高温用耐摩
耗ホースを構成するものである。 次に、この発明の高温用耐摩耗ホースの好まし
い成形方法に言及する。 すなわち、ホース成形用芯金上に挿入のセラミ
ツク端部リングの一端に連結する異径管セラミツ
クユニツトの所要数を、順次遊嵌状態に組合せ、
その異径管の大口径部と小口径部の内面と外面間
および小口径部と同径の端部リングの外面と大口
径部の内面間の遊嵌部には、常温硬化性の流動性
タイプのシリコーンゴム又は芳香族ポリアミド系
短繊維混入シリコーンゴムを注入連結してユニツ
トの所要数を連結し、その連結端部の小口径部
は、同径の他端の端部リングとを突き合わせ、そ
の外周を、上記と同様のシリコーンゴムおよび補
強材にて継ぎ合わせ、ホースの耐摩材内層を形成
し、次に、耐摩材内層相互間に形成されるくぼみ
部の充填材用として、常温硬化性の半固体タイプ
のシリコーンゴムに、芳香族ポリアミド系短繊維
を混入したシリコーンゴムを充填し、その外側
に、あらかじめ、上記同様の常温硬化性の流動性
タイプのシリコーンゴムを含浸させ内外を十分な
ゴム層にて連結したシリコーンゴム結合芳香族ポ
リアミド系短繊維布を補強材として接着し、該補
強材の両端を、フランジ固定用リングに折り返し
固定して成形することを特徴とする高温用耐摩耗
ホースの成形方法である。 〔作 用〕 この発明の高温用耐摩耗ホースは、焼結耐摩材
内層と連結シリコーンゴムと芳香族ポリアミド系
繊維布の３層だけからなる放熱の容易な構造を特
徴とするものであり、すなわち、内層にアルミナ
セラミツクスのような焼結耐摩材からなる異径管
セラミツクユニツトの組合せによつて構成し、ユ
ニツト相互の遊嵌部その他の構成全体の可撓性の
必要部には、温度による物性の変化の大きい有機
ポリマーを一切使用せず、シロキサン結合を主体
とする高温耐熱性で、且つ熱伝導性で熱の蓄熱容
量が小さく、温度による物性の変化の少ないシリ
コーンゴムを使用し、補強材には、高温耐熱性で
溶融をしない温度による物性の変化の小さい芳香
族ポリアミド系繊維布を使用した、構造上並びに
材質上共に、ホースの壁部の温度上昇を抑制する
作用を有するものである。また、成形方法は、成
形の容易な接着性にすぐれた常温硬化性の流動性
タイプおよび半固体タイプを使用するため、成形
が極めて容易であり、加熱タイプのシリコーンゴ
ムの場合に比して、接着不良の防止並びに製品の
均等性作用を有するものである。特に、接着性の
すぐれた流動性タイプのシリコーンゴムを含浸一
体化した芳香族ポリアミド系繊維布は、高温にお
けるすぐれた補強性を有するものである。 以上のとおり、この高温用耐摩耗ホースは、上
記のような構成のため、200℃の高温における長
期の使用に耐え且つ温度により強度の低下が極め
て少ない。従つて、従来のホースのように、温度
の上昇によつて、軟化し且つ強度低下をも伴い、
ホースとしての形態に大きな変化をもたらす様な
使用上の支障を招来するような危険がなく、平常
の状態が保持される。また、異径管セラミツクユ
ニツトのホース内層は、温度変化の極めて少ない
シリコーンゴムにて連結され、外側を芳香族ポリ
アミド系繊維布にて補強された構造で、すべての
構成部材が蓄熱性の小さい部材から構成された、
比較的薄い単純な構造のため、放熱性が良好であ
り、高温使用時の可撓性その他の物性の変動がほ
とんどなく、常温から高温において同様な作動性
が得られる。 〔実施例〕 この発明の高温用耐摩耗ホースの成形について
例示の図面に基づいて詳述する。 第１図は、この発明の高温用耐摩耗ホースの一
部断面にて示した正面図、第２図−Ａは、異径管
セラミツクユニツトの拡大側面図、第２図Ｂは、
同拡大断面図である。 図において、１はフランジ等の取付用金具、２
はフランジ固定用リング、３はセラミツク端部リ
ング、４は異径管セラミツクユニツト、４ａは大
口径部、４ｂは小口径部、５はシリコーンゴム
（接続用）、６は芳香族ポリアミド系短繊維混入シ
リコーンゴム〔くぼみ部Ｒの充填用〕、７はシリ
コーンゴム結合芳香族ポリアミド系繊維布、Ｒは
大口径部間に出来るくぼみ部、PPは遊嵌部であ
る。 以上の構成部材の組合せによる成形は、ホース
成形用芯金上の左端部にセラミツク端部リング３
を挿入後、異径管セラミツクユニツト４の所要数
を、順次遊嵌状態に組合せていく、その時、セラ
ミツク端部リング３と異径管の大口径部との遊嵌
部PPおよび異径管の小口径部の外周面と大口径
部の内周面との間の遊嵌部PPには、常温硬化型
の流動性タイプのシリコーンゴムを注入連結し、
所要数の異径管セラミツクユニツト４を他端まで
接合していく、右端部では、異径管セラミツクユ
ニツト４の小口径部４ｂと同径のセラミツク端部
リング３とを突き合わせ、その外周を上記同様の
シリコーンゴムおよび補強材にて継ぎ合わせ、必
要に応じて、シリコーンゴム結合芳香族ポリアミ
ド系繊維布７を接着して強力に固定し、ホースの
耐摩材内層を形成する。 次に、耐摩材内層相互間に形成されるくぼみ部
Ｒには、充填用として、常温硬化性の半固体タイ
プの芳香族ポリアミド系短繊維混入シリコーンゴ
ム６を充填し、常温硬化させる。硬化後、あらか
じめ常温硬化性の流動性タイプのシリコーンゴム
を含浸させ、内外を十分なゴム層にて連結したシ
リコーンゴム結合芳香族ポリアミド系繊維布７を
補強材として、ホースの耐摩材内層（３＋４）の
外表面およびくぼみ部Ｒの充填用のアラミド系短
繊維混入シリコーンゴムの外表面に接着剤として
流動性タイプのシリコーンゴムを塗布して接着層
を形成して、あらかじめ流動性タイプのシリコー
ンゴムを含浸させた、常温硬化のシリコーンゴム
処理のシリコーンゴム結合芳香族ポリアミド系
（アラミド系）繊維布を補強材として接着し、こ
のアラミド系繊維布の両端は、フランジ固定用リ
ング２に折り返し固定して成形することによつて
この高温用耐摩耗ホースを成形するものである。 上記実施例において使用した材料は、フランジ
等の取付用金具１およびフランジ固定用リング２
は、SS41鋼材を使用し、接着部は、シヨツトプ
ラスト処理をする。セラミツク端部リング３およ
び異径管セラミツクユニツト４は、アルミナ90％
のアルミナセラミツクスを使用、表面はアルコー
ル洗浄を行なつた。接続用シリコーンゴム５は信
越化学工業(株)製の流動性タイプ、芳香族ポリアミ
ド系短繊維混入シリコーンゴム６は、耐摩材内層
相互間に形成されるくぼみ部Ｒの充填材用として
使用されるもので、芳香族ポリアミド系短繊維
は、帝人(株)のテクノーラＴ−320、6mml、シリコ
ーンゴムは、信越化学工業(株)の半固体タイプを使
用、アラミド系短繊維の混合率は10％とした。シ
リコーンゴム結合芳香族ポリアミド系繊維布は、
最外側に補強材として使用するもので、シリコー
ンゴムは信越化学工業(株)の常温硬化性の流動性タ
イプ、芳香族ポリアミド系繊維布は帝人(株)のテク
ノーラMF1001を使用した。 上記実施例にて成形されたホースの耐熱試験の
結果を次表に示す。

〔発明の効果〕

この発明の高温用耐摩耗ホースは、前記のよう
な作用機能を有し、成形においては、加工性にす
ぐれ且つ適正な物性を有するシリコーンゴムの選
定使用により、高温使用における製品のバラツキ
による欠陥の発生が防止され、200℃の高温にて、
ホースの好適な耐圧性、可撓性、耐屈曲疲労性、
ホース常温時の状態の保持性等、長期の使用を十
分保証しうることができたものである。 因つて、有機質ポリマーと溶融合成繊維からな
る従来の耐熱ホースの場合、耐熱限度が低いた
め、流体の温度を低下させて移送したり、あるい
は、非可撓性管にて対処せざるを得なかつたライ
ンにおいて、従来の工程上の欠陥や損傷によるラ
インストツプ等の支障が解消され且つ200℃の高
温で長期にホースとしての特性が十分発揮され、
実用上すぐれた効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の高温用耐摩耗ホースの断
面図、第２図−Ａは、異径管セラミツクユニツト
の拡大側面図、第２図−Ｂは、同拡大断面図であ
る。 １…フランジ等の取付用金具、２…フランジ固
定用リング、３…セラミツク端部リング、４…異
径管セラミツクユニツト、４ａ…大口径部、４ｂ
…小口径部、５…シリコーンゴム（接続用）、６
…芳香族ポリアミド系短繊維混入シリコーンゴム
（くぼみ部Ｒの充填用）、７…シリコーン結合芳香
族ポリアミド系繊維布、PP…遊嵌部、Ｒ…くぼ
み部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ホースの内層に、アルミナセラミツクスの様
   な焼結耐摩材からなる異径管セラミツクユニツト
   の所要数を、大口径部と小口径部とを遊嵌状態に
   組合せ、両端にセラミツク端部リングを設けて、
   上記セラミツクユニツト相互およびセラミツク端
   部リングとを、シリコーンゴムおよび／または芳
   香族ポリアミド系短繊維混入シリコーンゴムにて
   連結した焼結耐摩材内層の外側に、シリコーンゴ
   ム結合芳香族ポリアミド系繊維布の適宜なプライ
   数の補強層を接着被覆し両端にフランジ等の取付
   用金具を設けた構造を特徴とする高温用耐摩耗ホ
   ース。 ２ ホース成形用芯金上に挿入のセラミツク端部
   リングの一端に連結する異径管セラミツクユニツ
   トの所要数を順次遊嵌状態に組合せ、その異径管
   の大口径部と小口径部の内外面間および小口径部
   と同径の端部リングの外面と大口径部の内面間の
   遊嵌部には、常温硬化性の流動性タイプのシリコ
   ーンゴム又は芳香族ポリアミド系短繊維混入シリ
   コーンゴムを注入連結して、ユニツトの所要数を
   連結し、その連結端部の小口径部は、同径の他端
   の端部リングとを突き合わせ、その外周を、上記
   と同様のシリコーンゴムおよび補強材にて継ぎ合
   わせ、次に、耐摩材内層相互間に形成されるくぼ
   み部の充填材用として、常温硬化性の半固体タイ
   プの芳香族ポリアミド系短繊維混入シリコーンゴ
   ムを充填し、ホースの耐摩材内層を形成し、その
   外側に、あらかじめ、上記同様の常温硬化性の流
   動性タイプのシリコーンゴムを含浸させ内外を十
   分なゴム層にて連結したシリコーンゴム結合芳香
   族ポリアミド系繊維布を補強材として接着し、該
   補強材の両端を、フランジ等の取付用金具のフラ
   ンジ固定用リングに折り返し固定して成形するこ
   とを特徴とする高温用耐摩耗ホースの成形方法。