JPH08193682A - ガラス繊維布層に張り付けられエラストマ外層で覆われた複数の布プライで補強されたｆｅｐライナを用いたフローイング・アーチ形伸縮継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ＦＥＰ材料の内層とエラストマ材料の包囲層を
組み込み、両層がガラス繊維布の中間層に接合され、エ
ラストマの外層で覆われた複数の布層で補強された構成
を有するフローイング・アーチ形伸縮継手を提供するこ
とである。 【解決手段】改良したフローイングアーチ形伸縮継手が
１層の加熱流動性フッ素重合体材料によって結合された
重ね合わせ縦継ぎ目を有するカラス繊維胴体層を備えて
いる。この継手の半径方向伸縮強さは最大直径部分の領
域においてだけ継手の全軸方向長さ未満にわたって伸び
る補足周辺補強ストリップによって高められる。周辺補
強ストリップは、タイヤコードベースのストリップ材料
を継手の軸に対して９０°にできるだけ近い敷設角で巻
く巻き付け処理によって形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般的にいえば「フ
ローイング・アーチ（なだらかなアーチ）」形伸張継手
に関し、さらに詳しくいえばそのような継手のための改
良型積層構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】フローイング・アーチ形伸縮継手（「シ
ャロー・アーチ」ともいわれる）の性質と背景は、やは
り本発明の譲受人に譲渡された先行の米国特許第４，２
４１，９４４号に詳細に記載されている。

【０００３】テキストが本願に引用によって組み込まれ
ていると考えられる前述の先行特許に記載されているよ
うに、弾性伸縮継手は一般に二つの主な形のうちの一つ
を取る。シャロー又はフローイング・アーチは一つの形
式であり、他方のものはナロー・アーチ又は急峻アーチ
としてさまざまのものが知られているが、これらの他の
形式の伸縮継手は本発明の一部分ではない。

【０００４】従来は、フローイング・アーチが積層巻き
技術及び関連の成型処理又はどちらか一方を用いてその
ような継手の中央部を形成する導管内の所望の「ビヤだ
る形円筒」を達成するために製作された。引用の先行特
許では、特に、柔軟性と耐圧強度がフローイング・アー
チ形伸縮継手の二つの重要な構造要件であると説明され
ていた。

【０００５】いわゆるナロー・アーチ形継手の形はフロ
ーイング・アーチの形において同じ程度にない若干の物
理的性質、例えば望ましい半径方向強さなどに自然に導
く傾向がある。結果として従来のナロー・アーチ形継手
の構成に使用を許された材料や技術がフローイング・ア
ーチ形継手に用いるには認められなかったり望ましくな
いと考えられていた。特に、従来技術において知られて
いるナロー・アーチ形継手、例えば本発明の譲受人によ
って製作販売されているカタログ番号２００及び２００
ＨＰの継手は１層のガラス繊維布材料によって囲まれた
ＦＥＰ（フッ素化エチレンプロピレン）などのフッ素重
合体材料の内側「ライナ」層を組み込んでおり、ガラス
繊維布材料層は１層のエラストマ材料によって囲まれ、
複数の布層及びスチールリングで補強され、さらにエラ
ストマ材料の外層で覆われている。この従来の構成にお
いては、閉じ込めジャケットの中の積層材料の加熱がＦ
ＥＰ材料の内層とエラストマ材料の包囲層に挿入された
ガラス繊維布層に機械的に接合させるために用いられ
た。

【０００６】ＦＥＰライナと接触しているガラス繊維布
を有し、伸縮継手の一端から他方の端まで伸びる伸縮継
手構成が、従来は、布材料が必要な柔軟性の範囲に合わ
ないと思われたので、フローイング・アーチ形伸縮継手
の製作に使用されなかったし、またそのような構成は加
圧流体が伸縮継手を通る通路に含まれているとき発生さ
れる圧力に耐えるように作ることができないと思われて
いたので、フローイング・アーチ形伸縮継手の製作に従
来は用いられなかった。試験によって、従来ナロー・ア
ーチ形継手に用いられた型のガラス繊維層構成が本発明
の恩恵なしにフロ−イング・アーチ構成に用いられると
き、ガラス繊維布継目が分離し、引き続いて継手が故障
することが多いと実証された。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、ＦＥＰ材料の内層とエラストマ材料の包囲層を組み
込み、両層がガラス繊維布の中間層に接合され、エラス
トマの外層で覆われた複数の布層で補強された構成を有
する改良したフローイング・アーチ形伸縮継手を提供す
ることである。

【０００８】本発明のもう一つの目的は半径方向強さを
大きくした上記のようなフローイング・アーチ形伸縮継
手を提供することである。

【０００９】本発明のもう一つの目的は従来の急峻アー
チ形ＦＥＰライナ伸縮継手より軽量で製作の比較的容易
な上記の伸縮継手を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、加熱流
動性フッ素重合体材料の内側ライナ層と、前記内側ライ
ナ層に高温に加熱した結果として前記加熱流動性フッ素
重合体の前記ガラス繊維布の構造にウィッキング浸透に
よって機械的に結合された１層のガラス繊維布とを備
え、前記ガラス繊維層と前記内側ライナ層が与えられた
全長を有し、両端の中間に最大直径部分があり、少なく
とも一端の近くに最小直径部分があり、ふくれた円筒形
状に成形され、前記１層のガラス繊維布が縦に伸びる重
複縁を有し、前記縁を前記ふくれた円筒の周囲の一部分
に沿って前記縁を互いに重ねて継目を形成し、その間に
両方の縁を形成する布に機械的に結合されて前記縁を相
対運動しないように一つに固定する１層の加熱流動性フ
ッ素重合体材料を挿入されており、前記ガラス繊維層の
外周辺をそれの端から端まで囲む加熱流動性エラストマ
材料の包囲層を備え、前記包囲エラストマ層が前記ガラ
ス繊維布層に高温に加熱した結果として前記加熱流動性
フッ素重合体の前記ガラス繊維布の構造にウィッキング
浸透によって機械的に結合されていることを特徴とする
フローイング・アーチ形伸縮継手が提供される。

【００１１】本発明のこれら及びその他の目的、特徴及
び利点は添付図面と合わせて考慮するとき以下の詳細な
説明によって当業者に明らかになる。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に図面をさらに詳しく説明する
と、本発明による図１にはフローイング・アーチ形伸縮
継手を各端１３２から一体に伸びる円筒形部分１３０を
と有する中央フローイング・アーチ部１２０によって特
徴づけられる中央のビヤだる形円筒部１１０を有する所
定長さの胴部材１００と、各円筒形部分１３０から伸び
る一体の半径方向フランジ部１４０からなると見ること
ができる。

【００１３】中央アーチ部１２０、円筒形部分１３０及
びフランジ部１４０は一緒に胴部材１００の内壁表面１
５４によって形成される中空軸方向通路１５２を持った
中心軸１５０を有するほぼ管形状の事実上連続した構造
体を形成している。

【００１４】胴部材１００の構造は、フッ素化エチレン
・プロピレン（ＦＥＰ）などの加熱流動性フッ素重合体
材料の内面ライナ層１からなり、軸方向通路１５２の内
面１５４の全体に連続的に沿って回りに伸びて、さらに
フランジ１４０の各軸方向に向かい合った端面１５６の
全端面領域にわたって半径方向に外方に伸びている。ラ
イナ層１を直接に包囲してガラス繊維層２の隙間にＦＥ
Ｐ層１を入れる「ウィッキング作用」浸透を生じさせる
加熱によって層１に機械的に結合された１層の織物状ガ
ラス繊維材料２がある。繊維ガラス繊維層２を直接に包
囲して加熱によってＦＥＰ層１のガラス繊維層２への結
合とほぼ同じ方法でガラス繊維層２に機械的に結合され
る１層の任意の適当な加熱流動性エラストマ６がある。
適当なエラストマには天然ゴム、ネオプレーン、クロロ
ブチルなどがある。図３に示されているように、ガラス
繊維層２は、中心軸１５０の回りに巻つけられ、ＦＥＰ
などの加熱流動性フッ素重合体材料１６４の間挿された
縦に伸びる接着ストリップによって一つに結合される重
複縦縁部分１６０を有するふくれた円筒層の織ガラス繊
維布などからなる。縁１６０、１６２は胴体部１１０の
周囲の所定の長さの部分に沿って重なっている。

【００１５】ほぼ約７．６ｃｍ（３インチ）以上で、ほ
ぼ例えば５０．８ｃｍ（２０インチ）未満の有効直径と
ほぼ円周の５．１ｃｍ（２インチ）以上の縁部分１６
０、１６２の重複部Ｌは、ほぼ円周の５．１ｃｍ（２イ
ンチ）以上の大きさでなければならない。結合ストリッ
プ１６４は、できれば、製作中に加えられる熱の結果と
してのストリップ１６４の流れが過フッ化炭化水素樹脂
材料に半径方向に最も外側の縁１６２の終端１６５を越
えて織ガラス繊維材料２の外面に重複領域から流れ出さ
せないことを確実にするのを助けるために重複部より小
さい幅Ｌ′、例えば約３．８ｃｍ（１．５インチ）のも
のである必要がある。縁１６２の終端１６５の領域にあ
るガラス繊維２の外面に結合ストリップからの材料があ
ることがエラストマ包囲層６の最内面の適当な結合を妨
げられることが発見された。

【００１６】再び図２を参照すると、最内側層１、２及
び６によって形成された積層構成は、加熱流動性で可融
性のエラストマ材料の胴体部に埋められた自動車のタイ
ヤに用いられる形式の２本以上のストランドの補強コー
ド（例えば「タイヤコード」フィラメント）によって定
められる材料のストリップで形成された逐次事実上当接
する補強層７によって同心的に囲まれているように見え
る。このことについては、「可融性」材料はらせん状に
巻かれたタイヤコードを中に埋められたエラストマ材料
の事実上連続的フィルムまたは層を形成するように加熱
されるとき固まる。補強層は関連の先行技術である米国
特許第４，２４１，９４４号に完全に開示されており、
補強層を、本発明による伸縮継手の製作におけると事実
上同じ方法で用いることができる巻き付け処理によって
構成される。このようなストリップの敷設角は、本発明
の目的のために、８０°ないし約９０°の範囲内にする
ことができる。

【００１７】本発明の米国特許第４，２４１，９４４号
に開示された構成との相違及び独特の特徴は、１４、１
５などの一本以上の補足の周辺補強ストリップを補強層
７の中に含むことである。周辺ストリップ１４、１５の
敷設角はできれば本発明に従って最大の補強効果を達成
するためにできるだけ９０°に近くすべきである。スト
リップ１４及び含むことのできる任意のそのようなスト
リップの機能は、伸縮継手の軸方向の伸縮に適応できる
能力に悪い影響を与えることなくフローイング・アーチ
部分１２０の外向き半径方向強さを特に強化することで
ある。円周方向の補強層７は、継手の端から端へ（すな
わち、フランジからフランジまで）伸びて、急峻アーチ
伸縮継手の構成における従来のやり方に従って軸線１５
０に対して鋭角の敷設角で巻きつけられる。しかし、補
強ストリング１４ができるだけ９０°に近い敷設角で巻
かれ、ストリップ１４が中央のビヤだる形円筒部１２０
の長さすれすれに軸方向に沿って伸びるように作られる
とき、半径方向補強強さが著しく高められることが見出
された。

【００１８】明瞭にするために、図４は、ただ１本のス
トリップを有し、本発明による伸縮継手の一部分の断面
を例示しているが、図１は複数のそのようなストリップ
（１４及び１５と表されている）を有する同様の断面を
例示している。図１に見られるように、ストリップ１４
は胴体１００の全長より短い長さ胴体に沿って伸び、ふ
くれた円筒の中央部分１２０の軸方向範囲と同じ長さで
あることが好ましい。ストリップ１５は補充強化ストリ
ップがビヤだる形円筒部１２０の広がりより軸方向長さ
が短くてもよいが、それは、少なくとも一部がビヤだる
形円筒部１２０の最大直径と同一平面にあるのが好まし
いことを示している。このことについていえば、「同一
平面」ということは軸線１５０に直角に引かれ、ビヤだ
る形円筒部１２０の最大直径と一致する平面がストリッ
プ１４、１５などと交差することを示している。

【００１９】本明細書のほかの場所で層１、６及び１６
４を形成する材料が熱に曝され、できれば伸縮継手の予
想動作温度を超過するとき「流動する」能力を特徴とす
る型のものであると指摘されている。フローイング・ア
ーチ形伸縮継手を製作する工程において、本明細書に記
載され米国特許第４，２４１，９４４号に一部分さらに
完全に記載された層の各々を完全に巻いた後に、胴部は
米国特許第４，２４１，９４４号に記載されているよう
に、加硫熱に曝されて層１、６及び１６４のポリマ材料
を織布層２の隙間に浸透するように、従来技術によって
示唆されているウィッキング作用によって流れさせる。
しかし、本発明の目的のためには、流動性材料がガラス
繊維層を事実上通して浸透してはならないことが分かっ
た。これはガラス繊維の反対側で別々の層が結合しやす
くし、本発明による継手の性能を高める。従って、布層
２の物理的パラメータは選択された温度における層１、
６及び１６４の流動特性と組み合わせて、流動材料が層
２の布の中に、しかし貫通しないで、ウィックして望ま
しい結合強さを達成するのを確実にするために選択され
る。

【００２０】本発明を特定の実施態様に関して図示して
説明したが、形の変更及び詳細を本発明の範囲と精神か
らそれることなく作り得ることが当業者に分かるであろ
う。従って本発明が特許請求の範囲に述べられているも
のとしてだけ制限されるとしていると考えられ、明かに
理解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の新規な継手構成を一部分断面で一部分
切除して示している。

【図２】図１に示した伸縮継手の壁を形成する張り合せ
層の一部分を断面詳細図で示している。

【図３】加熱前に示された図１の伸縮継手の壁を形成す
る層の横断面図を示している。

【図４】図１の新規な継手構成のもう一つの実施形態を
示している。

【符号の説明】

１ 内面ライナ層 ２ ガラス繊維層 ６ 加熱流動性エラストマ材料 ７ 補強層 １４，１５ 周辺補強ストリップ １００ 胴部材 １１０ 胴体部 １２０ 中央フローイング・アーチ部 １３０ 円筒形部分

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加熱流動性フッ素重合体材料の内側ライナ
   層と前記内側ライナ層に高温に加熱した結果として前記
   加熱流動性フッ素重合体の前記ガラス繊維布の構造にウ
   ィッキング浸透によって機械的に結合された１層のガラ
   ス繊維布とを備え、 前記ガラス繊維層と前記内側ライナ層が与えられた全長
   を有し、両端の中間に最大直径部分があり、少なくとも
   一端の近くに最小直径部分があり、ふくれた円筒形状に
   成形され、 前記１層のガラス繊維布が縦に伸びる重複縁を有し、前
   記縁を前記ふくれた円筒の周囲の一部分に沿って前記縁
   を互いに重ねて継目を形成し、その間に両方の縁を形成
   する布に機械的に結合されて前記縁を相対運動しないよ
   うに一つに固定する１層の加熱流動性フッ素重合体材料
   を挿入されており、 前記ガラス繊維層の外周辺をそれの端から端まで囲む加
   熱流動性エラストマ材料の包囲層を備え、 前記包囲エラストマ層が前記ガラス繊維布層に高温に加
   熱した結果として前記加熱流動性フッ素重合体の前記ガ
   ラス繊維布の構造にウィッキング浸透によって機械的に
   結合されていることを特徴とするフローイング・アーチ
   形伸縮継手。
2. 【請求項２】前記ガラス繊維層の前記重複縁の間に挿入
   された前記１層の過フッ化炭化水素材料が前記重複縁の
   間の重複部の円周方向長さを越えて伸び、前記過フッ化
   炭化水素層の材料が加熱されたとき最も外側の重複縁の
   下から流れ出す傾向のないように半径方向に最も外側の
   重複縁の終端に届かないところで終っている請求項１に
   記載のフローイング・アーチ形伸縮継手。
3. 【請求項３】前記内側ライナ層の厚さと前記ガラス繊維
   層の厚さが相互に関して選択されて、加熱の間前記内側
   ライナ層のウィッキングが前記内側ライナ層の材料に前
   記ガラス繊維層の中に浸透できるようにするが前記ガラ
   ス繊維層の厚さを事実上貫通できないようにしている請
   求項１に記載のフローイング・アーチ形伸縮継手。
4. 【請求項４】前記１層のガラス繊維布の厚さと前記エラ
   ストマ材料の包囲層の厚さが相互に関して選択されて、
   加熱の間前記包囲エラストマ層のウィッキングが前記エ
   ラストマ材料に前記ガラス繊維層の中に浸透できるよう
   にするが前記ガラス繊維層の厚さを事実上貫通できない
   ようにしている請求項１に記載のフローイング・アーチ
   形伸縮継手。
5. 【請求項５】前記伸縮継手の全長を取り囲み事実上それ
   の一方の端から他方の端まで軸方向に伸びる加熱流動性
   エラストマ材料に埋め込まれたフィラメントで形成され
   た少なくとも一つの円周方向補強層をさらに備え、前記
   円周方向補強層は、前記エラストマ材料の包囲層に重ね
   られ、前記円周方向補強層と前記包囲層が互いに結合さ
   れている請求項１に記載のフローイング・アーチ形伸縮
   継手。
6. 【請求項６】前記少なくとも一つの円周方向補強層が前
   記ガラス繊維層を囲む半径方向に同心関係に配置された
   複数の円周方向補強層を備え、前記複数の円周方向補強
   層が一つに結合されている請求項５に記載のフローイン
   グ・アーチ形伸縮継手。
7. 【請求項７】前記ふくれた円筒形状の最大直径部分の領
   域内で前記伸縮継手の軸方向長さのわずか一部分を取り
   囲む加熱流動性エラストマ材料の少なくとも一つの周辺
   補強ストリップをさらに備える請求項６に記載のフロー
   イング・アーチ形伸縮継手。
8. 【請求項８】前記少なくとも一つの周辺補強ストリップ
   が二つの隣接円周方向補強層の間に組み込まれて、前記
   周辺補強ストリップが前記円周方向補強層に対する物理
   的位置に前記円周方向補強層を張り合わせることによっ
   て維持されるようになっている請求項７に記載のフロー
   イング・アーチ形伸縮継手。
9. 【請求項９】前記少なくとも一つの周辺補強ストリップ
   が前記ふくれた円筒形状の最大直径部分の付近に半径方
   向に同心関係に複数の周辺補強ストリップを備え、少な
   くとも１対の前記複数の周辺補強ストリップが挿入され
   た前記円周方向補強ストリップによって互いに間隔を離
   されている請求項８に記載のフローイング・アーチ形伸
   縮継手。