JPH0674873B2 - 大変位低応力ゴムホース及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は流体を移送するときの配管各部において弾性
配管継手として用いられ、より短い長さで大きな変位を
とることができ、同時にその変位反力が小さい大変位低
応力ゴムホース及びその製造方法に関する。

［従来の技術］ ホース弾性配管継手としては、金属や樹脂及びゴムの３
つの材料のものが公知である。

金属の様な剛性体で構成されている場合は、その流体と
接触する部分すなわち内面形状を凹凸（蛇腹、コルゲー
ト）とすることで変形反力を小さく、大きな変位をとる
ことにしている。一方、柔軟材で構成された樹脂ホース
の場合は、内面を平滑にして、変形時には材料である樹
脂自体の大きな許容変形量を利用する場合と、やはり金
属製と同様に、内面をも凹凸にする場合とがある。ゴム
を主要材料にした場合は、樹脂と同様に、内面平滑なも
のと蛇腹状にしたものとがある。

ところで従来よりゴムを主要材料とし蛇腹状のこの種の
ホースを製造する方法としては次の方法が提案されてき
た。

内面金型を蛇腹状としてその金型の上に内面ゴム、
補強線、補強繊維、外面ゴムを積層していき、その後外
層に締布を巻いて直接蒸気加硫を行うか、又は外側金型
を組み込むか等の処置をして加硫し、金型を外して製品
とする方法。

円滑な円筒芯金に内面ゴム、補強線、繊維、外面ゴ
ムを積層し加硫を行い、円筒芯金を引き抜いて円筒（内
面平滑）状加硫済ホースを得る。次にホースの内径より
やや小さい芯金をホースに挿入し、そのホースの外面か
ら、螺旋状に巻かれた補強線の間に差し挟む様にロープ
で強固に締めつけ、強制的に押えることで蛇腹（内、
外）を形成したまま再度加熱加硫する方法。

［発明が解決しようとする課題］ しかしの場合、金型が蛇腹状であるため金型が高価と
なる欠点がある。また製造上も長尺の製品ができにく
く、特に内面蛇腹形状部を内面金型から外すことが困難
である。また端面に金具を有するホースは金型構造上製
造することはできない。また内面溝部にゴムを形成する
ことが困難である。

一方の場合は、一度加硫したものに小口径の芯金を挿
入する工程上、長尺製品の製造が困難である。またロー
プ巻付作業に多大の労務工数を必要とし、コスト面で好
ましくない。

すなわち従来の上記のいずれの方法も高価であり、長尺
品の製造が困難であり、また製品は加圧するとその圧力
による変形が大きく、特に内面側で凹となっている箇所
は加圧すると逆に凸となって内面蛇腹となる効果が減少
してしまう問題点があった。

本発明の目的は従来技術におけるこれらの欠点を補って
特に大きな設備投資を必要とせずに長尺で且つ安価、更
に加圧変形の少ない安定した特性を有する変形反力（応
力）の小さいゴムホースを提供するものである。

［課題を解決するための手段］ この発明は円滑なる芯金上に内面ゴム、補強繊維層、補
強線を積層し、さらに当該補強線の間隙にほぼ同一ピッ
チで熱収縮性繊維層を積層し、外周部を外面ゴムにて被
覆して加硫することにより内面平滑ゴムホースを成形し
た後、次にこの内面平滑ゴムホースを上記芯金を外した
状態にて加温して、熱収縮性繊維層の初期加熱加硫時の
残留熱収縮により補強線の影響を受けない部分において
内径が小さくなる方向に熱収縮性繊維層を収縮させ、内
面蛇腹状の円筒ホースとすることを特徴とする大変位低
応力ホースの製造方法である。またゴム層内に螺旋状に
配置された補強線の間隙にほぼ同一ピッチで熱収縮繊維
が埋入され、熱収縮繊維の内面側には補強繊維が配さ
れ、熱収縮繊維の熱収縮により内面蛇腹状の円筒構造と
して構成された大変位低応力ゴムホースである。

ところで熱収縮繊性維を用いず、熱収縮性繊維層にゴム
を充填し、補強繊維層に収縮繊維を用いて同様の方法で
ホースを製造することも考えられるが、補強繊維層は耐
圧強度保持のため、補強繊維をホースの軸線方向に対し
て45゜〜70゜の角度をもって配するのが好ましいので、
かかる場合はその径方向への収縮力と収縮率は減殺され
ており、補強線間をしぼりこむ収縮の力と量は発生しな
い。従って、好ましくはこの補強繊維よりも大きな収縮
の力と量をもつ収縮繊維を補強線間に埋入することであ
る。すなわち、補強線は一般にホース軸に対し80〜88゜
の角度で螺旋状に配置されているが、収縮繊維も同ピッ
チにて80〜88゜の角度に配置されるので収縮方向のロス
が少い。又その埋入量は補強線の径よりも大きい厚さの
分か又は同程度の厚さの分まで埋入できるので、全体と
して大きな収縮量が期待できる。

蛇腹状の円筒ホースの小径部と大径部の段差は熱収縮性
繊維のもつ熱特性によって決定される。従って収縮繊維
は必要とする蛇腹段差に応じて適宜選定されるが、一般
的にはゴムホースの加硫温度である130゜〜170℃におい
て十分な熱収縮を持つナイロン、ポリエステルが好まし
いが、特に限定されない。

内面が平坦な芯金にて加硫されるとき、この収縮繊維は
内面ゴムを介して芯金と接しているので十分な収縮応力
を残存させてはいるが、その収縮繊維の内側に補強繊維
の様なやや剛性を有するもの、すなわち加熱中にゴムが
流動状態となったとき内面ゴム中に収縮繊維がかみこん
でしまうことのない様な処置をしておくことが必要であ
る。

この様にして収縮繊維が十分残存熱収縮率を有している
状態で初期の加硫が完了され、内面平滑なホースができ
る。

このホースを芯金を引き抜いた中空状のまま、再度初期
加硫温度（130〜170℃）に近い状態に加熱することによ
って、補強線間にある収縮繊維のみが自由に収縮して、
内面が蛇腹状のホースを生むものである。なお補強線は
特にその強度を通常用いられる材料よりも高める必要は
ないが、その巻きピッチをやや正確なものにする必要が
ある。

また再加硫（再加熱）するとき、ホースはその全長を拘
束しない方が平均的に収縮を与えやすいが、より大きな
蛇腹段差を欲するときは加熱時にホースの軸間を圧縮す
ることも一方法である。

［作用］ この発明は繊維の熱収縮を利用しているので、流体圧力
が負荷されても容易に元の平坦な形状に戻りにくいので
加圧されることによる変形の恐れが少い。従って従来の
この種のゴムホース様に内面側で凹となっている箇所が
加圧によって逆に凸となって内面蛇腹となる効果が減少
することがない。しかも特別に大がかりな設備を必要と
することなく、且つ従来の様な強制変形させる工数をも
必要としないので安価な商品を提供できる。

［実施例］ 第１図において、まず円筒状の平滑な芯金１に内面ゴム
２、補強繊維層３、補強線４を積層し、さらに当該補強
線４の間隙にほぼ同一ピッチで熱収縮性繊維層５を積層
し、熱収縮性繊維層５の外側にさらに補強繊維層６を配
置し、外周部を外面ゴム７にて被覆して加熱加硫し、内
面平滑ゴムホース８を成形する。この内面平滑ゴムホー
ス８では熱収縮繊維層５は芯金１に妨害されて収縮する
ことなく加硫完了されており、平滑性をもって残留熱収
縮量を十分に保持している。

次に第２図に示す様に、この内面平滑ゴムホース８を芯
金１を外した状態にてそのまま熱空気又は加圧蒸気中に
さらし、収縮繊維が所定の収縮を示すまで加熱し、蛇腹
状の円筒ホース９とする。収縮は熱収縮性繊維層５の初
期加熱加硫時の残留熱収縮により補強線の影響を受けな
い部分において内径が小さくなる方向に収縮する。

ところでこの発明は上記の実施例に限定されない。例え
ば第３図に示す様に、熱収縮性繊維層５を補強繊維層６
の外側に配置して内面平滑ゴムホース10を加硫成形し、
この背面平滑ゴムホース10を、第４図に示す様に、芯金
１を抜いた状態で再度加熱する手段も採用できる。

次に前記第１図及び第２図に示した実施例について試験
した。

内面平滑ゴムホース８は全長1000mm、内径D₁＝φ100m
m、外径D₂＝φ118mm、補強線４のピッチＰ＝20mmとし、
内面ゴム２は天然ゴム60゜、3.0mmである。補強繊維3,6
はいずれもポリエステル840dで、スダレ繊維として20本
/inch、厚さ1.0mmである。角度はいずれも54゜である
が、補強繊維３と補強繊維６とは貼付方向は逆向きに配
置した。補強線４は硬鋼線で径φ３、ピッチ20mmとし
た。外面ゴム７は天然ゴム60゜、1.0mm、熱収縮性繊維
はナイロン1260dで、補強線４の１ピッチ毎に50本埋入
している。

初期加硫時に使用する芯金は径φ100mmのものを使用
し、加硫は温度150℃で50分間行なった。これを芯金の
ない状態で再度加熱し収縮させた結果、最内径D₀＝φ95
mm、内径Ｄ′_１＝φ100mm、最外径Ｄ′_２＝φ118mmとな
った。このホースについて90゜曲げ反力を測定した結
果、全長1000mmでは収縮前の内面平滑ゴムホースの状態
で12hgf、収縮後では7hgfであった。また全長300mmでは
10mmの圧縮反力は収縮前の状態で70hgf、収縮後の状態
で15hgfであった。なお90゜曲げ反力の試験条件はホー
スの一端を固定し、片端をその求心方向に引っぱって全
長1000mmのホースが90゜の曲げ角度になる力Ｆを測定し
た。また圧縮反力試験はホースの一端を固定し、片端か
ら徐々に荷重をかけ、ホースが座屈することなく、10mm
圧縮されるときの荷重Ｆを測定した。

［発明の効果］ 以上の通りこの発明は、繊維の熱収縮による変位低応力
ゴムホースであるので、曲げ反力が極めて小さくなり、
また短尺製品での圧縮反力も小さくなるので、製品の取
付け取外しや配管の伸縮や振動吸収に効果が大きい。ま
た従来の芯金を凹凸としたものでは前述の通りホースの
内部に流体圧力が負荷されたとき、その加圧変形が大き
くなるものであったが、本発明によるホースは繊維の熱
収縮を利用しているので、流体圧力が負荷されても容易
に元の平坦な形状に戻りにくいので加圧されることによ
る変形が防止される。しかも特別に大がかりな設備を必
要とすることなく、且つ従来の様な強制変形させる工数
をも必要としないので安価な商品を提供できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例であるゴムホース製造用の
内面平滑ゴムホースの要部拡大断面図、第２図はこの発
明の一実施例であるゴムホースの要部拡大断面図、第３
図は同他実施例であるゴムホース製造用の内面平滑ゴム
ホースの要部拡大断面図、第４図は同他実施例であるゴ
ムホースの要部拡大断面図である。 １……芯金、２……内面ゴム 3,6……補強繊維層、４……補強線 ５……熱収縮性繊維層 ８、10……内面平滑ゴムホース

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円滑なる芯金上に内面ゴム、補強繊維層、
   補強線を積層し、さらに当該補強線の間隙にほぼ同一ピ
   ッチで熱収縮性繊維層を積層し、外周部を外面ゴムにて
   被覆して加硫することにより内面平滑ゴムホースを成形
   した後、この内面平滑ゴムホースを上記芯金を外した状
   態にて加温して、熱収縮性繊維層の初期加熱加硫時の残
   留熱収縮により補強線の影響を受けない部分において内
   径が小さくなる方向に熱収縮性繊維層を収縮させ、内面
   蛇腹状の円筒ホースとすることを特徴とする大変位低応
   力ゴムホースの製造方法。
2. 【請求項２】ゴム層内に螺旋状に配置された補強線の間
   隙にほぼ同一ピッチで熱収縮性繊維が埋入され、熱収縮
   性繊維の内面側には補強繊維が配され、熱収縮性繊維の
   熱収縮により内面蛇腹状の円筒構造に保持された大変位
   低応力ゴムホース。