WO2000063601A1 - High-pressure rubber hose and production method therefor - Google Patents

Description

明 糸田

高圧ゴムホース及びその製造方法

技 術 分 野

本発明は、 高圧ゴムホース及びその製造方法に関し、 さらに詳しく は、 補強材料として有機繊維と鋼線とを複 合して用いることで柔軟性の向上と軽量化を図ると共に、 有機繊維の座屈による破断を防止するようにした高圧ゴ ムホース及びその製造方法に関する。

背 景 技 術

高圧ゴムホースにおいて、 内面ゴム層と外面ゴム層と の間に中間ゴム層を介して複数層の補強層を埋設し、 そ の補強層として鋼線をスパイラル状に編み上げたものが ある。 しかしながら、 鋼線補強層は柔軟性に乏しく、 し かもホース重量を著しく増加させるという欠点がある。 そこで、 柔軟性の向上と軽量化を図るために、 捕強層の 一部を芳香族ポリアミ ド繊維等の有機繊維に置き換える ことが試みられている。

ところが、 芳香族ポリアミ ド織維等の補強用に用いら れるような高弾性率の有機繊維は座屈により破断し易い ため、 高圧ゴムホースの補強材料として耐久性に乏しい という問題があった。 そのため、 従来の一般的な概念で は有機繊維材料と鋼線材料との複合化より軽量で柔軟性 に優れた高圧ゴムホースを実用化することは困難とされ ていた。 本発明の目的は、 補強材料として有機繊維と鋼線とを 複合して用いることで柔軟性の向上と柽量化を図ると共 に、 有機織維の座屈による破断を防止して耐久性を向上 した高圧ゴムホース及びその製造方法を提供することに ある。

発 明 の 開 示

上記目的を達成するための本発明の高圧ゴムホースは、 内面ゴム層と外面ゴム層との間に中間ゴム層を介して複 数層の補強層を埋設した高圧ゴムホースにおいて、 前記 内面ゴム層の外周側に有機繊維コー ドを 2層のスパイラ ル状又は 1層のブレー ド状に編み上げた有機織維補強層 を配置し、 該有機繊維補強層の外周側に鋼線を 2層のス パイラル状に編み上げた鋼線補強層を配置すると共に、 前記有機繊維捕強層の編組角度を前記鋼線補強層の編組 角度より も小さ く し、 前記有機繊維補強層の編組張力を 前記鋼線補強層の編組張力より も高く したことを特徴と するものである。

このように柔軟性の向上と軽量化を図るために高圧ゴ ムホースの補強材料として有機繊維と鋼線とを複合して 用いるにあたって、 有機繊維補強層の編組角度を鋼線補 強層の編組角度より も小さ く し、 かつ有機繊維補強層の 編組張力を鋼線補強層の編組張力より も高く設定するこ とにより、 有機繊維補強層が鋼線補強層から受ける応力 (歪み） を軽減して座屈を抑制するので、 有機繊維の座 屈による破断を防止して耐久性を向上することができる, —方、 本発明の高圧ゴムホースの製造方法は、 長尺の フレキシブルマン ドレルの外周上に未加硫の内面ゴム層 を成形し、 その外周側に有機織維コー ドを 2層のスパイ ラル状又は 1層のブレー ド状に編み上げた有機繊維補強 層を形成し、 その外周側に未加硫の中間ゴム層を介して 鋼線を 2層のスパイラル状に編み上げた鋼線補強層を形 成し、 その外周側に未加硫の外面ゴム層を積層した後、 前記フレキシブルマン ドレルをドラムに巻き取って加硫 を行うことを特徴とするものである。

上記製造方法によれば、 有機繊維補強層と鋼線補強層 とを備えた高圧ゴムホースを長さ 4 O m以上の長尺に形 成することが可能である。

図面の簡単な説明

図 1 は、 本発明の実施形態からなる高圧ゴムホースを

—部切り欠いて示す斜視図である。

図 2は、 本発明の他の実施形態からなる高圧ゴムホー スを一部切り欠いて示す斜視図である。

発明を実施するための最良の形態

図 1 において、 高圧ゴムホースは、 最内側の内面ゴム 層 1 と最外側の外面ゴム層 5 との間に、 内側から 2層構 造の有機繊維補強層 2 と 2層構造の鋼線補強層 4 とを順 次埋設し、 各層間に中間ゴム層 3を介在させた積層構造 になっている。 内面ゴム層 1、 中間ゴム層 3、 外面ゴム層 5のゴ厶材 料は特に限定されるものではなく、 例えば内面ゴム層 1 及び中間ゴム層 3には二ト リル ' ブタジエンゴム （ N B R ) 等を使用することができ、 外面ゴム層 5 にはクロ口 プレンゴム （ C R ) 等を使用することができる。

有機繊維補強層 2は複数本の高弾性率の有機繊維コー ドをホース軸方向に対して傾斜させながらスパイラル状 に編み上げた 2層構造を有し、 その層間で有機繊維コー ドが互いに交差するようになっている。 但し、 有機繊維 補強層 2は図 2のように複数本の有機繊維コー ドを 1層 のブレー ド状に編み上げたものであっても良い。 上記有 機繊維コー ドには、 強度が 1 5 g f Z d 1 6 . 3 m N / Tex ) 以上であると共に、 切断伸度が 3 %以上、 よ り好ま しく は 4 〜 4 . 8 %であるものが使用されている。 このような高強度かつ高弾性率の有機織維として、 芳香 族ポリア ミ ド織維 （ァラ ミ ド繊維） を挙げることができ る。 上記物性を有する芳香族ポリア ミ ド繊維は高圧ホー スの補強材料として好適な高弾性を備えている。 また、 有機繊維コ一 ドにはラテツ クス等の接着処理が施されて おり、 ゴムに対する密着強さが 1 . 6 k N / m以上にな つている。

一方、 鋼線補強層 4 は複数本の鋼線をホース軸方向に 対して傾斜させながらスパイラル状に編み上げた 2層構 造を有し、 その層間で鋼線が互いに交差するようになつ ている。 鋼線としては直径 0 . 3 0〜 0 . 8 0 m mのも のを使用するこ とができる。

上記高圧ゴムホースにおいて、 有機繊維補強層 2の編 組角度は鋼線補強層 4 の編組角度より も小さ く設定され ている。 このように有機繊維補強層 2の編組角度を鋼線 補強層 4 の編組角度より も小さ くするこ とにより、 有機 繊維補強層 2が鋼線補強層 4から受ける応力を軽減する ことができる。 ここで、 編組角度とはホース軸方向を挟 んで互いに交差する有機繊維コー ド又は鋼線の交差角度 を意味するものである。

また、 有機繊維補強層 2 の編組張力は鋼線補強層 4の 編組張力より も高く設定されている。 このように有機鏃 維補強層 2の編組張力を鋼線補強層 4の編組張力より も 高くするこ とによ り、 有機繊維補強層 2が鋼線補強層 4 から受ける応力を蛏減することができる。 この有機繊維 補強層 2の編組張力は鋼線補強層 4の編組張力の 1 2 0 〜 1 8 0 %、 より好ましく は 1 5 0〜 1 8 0 %の範囲に 設定すると良い。 この比率が 1 2 0 %未満であると有機 繊維捕強層 2に対する応力軽減効果が不十分になり、 逆 に 1 8 0 %を超えると初期歪みが大き く なり過ぎ、 張力 のバラ ンスを崩して耐久性が低下する。

本発明では、 有機繊維補強層 2及び鋼線補強層 4の編 組角度と編組張力を上記関係にすることにより、 有機繊 維補強層 2の座屈を効果的に抑制することが可能になる ので、 有機繊維の座屈による破断を防止して高圧ゴムホ ースの耐久性を向上することができる。 従って、 補強材 料として有機繊維と鋼線とを複合して用いることで柔軟 性の向上と柽量化を図った場合であっても、 鋼線補強と 同等の優れた耐久性を有する高圧ゴムホースを提供する ことができる。 その結果、 高圧ゴムホースの曲げ半径を 従来の鋼線補強のものに比べて 1 0 %以上小さ く設定す ることが可能になる。

次に、 本発明の高圧ゴムホースの製造方法について説 明する。 上記高圧ゴムホースを製造する場合、 マン ドレ ルの外周上に未加硫の内面ゴム層 1 を成形し、 その外周 側に有機繊維コー ドを 2層のスパイラル状又は 1層のブ レー ド状に編み上げた有機繊維補強層 2を形成する。 次 に、 有機繊維補強層 2の外周側に未加硫の中間ゴム層 3 を介して鋼線を 2層のスパイラル状に編み上げた鋼線補 強層 4を形成し、 その外周側に未加硫の外面ゴム層 5を 積層する。

上記編み上げ工程において、 有機繊維補強層 2の編組 角度は鋼線補強層 4の編組角度より も小さ く し、 有機織 維補強層 2 の編組張力を鋼線補強層 4 の編組張力より も 高くする。 これら編組角度と編組張力を調整することに より、 有機織維の座屈による破断を防止して高圧ゴムホ ースの耐久性を高めるようにする。 その後、 未加硫ゴム ホースをマン ドレルと共に加熱して加硫を行う。 上記高圧ゴムホースの長さはマン ドレルの長さによつ て制限されるため、 長さ 4 O m以上の高圧ゴムホースを 製造することは困難であった。 そこで、 芯材としてフ レ キシブルマン ドレルを使用し、 該フレキシブルマン ドレ ルの周囲に未加硫ゴムホースを成形した後、 これを ドラ ムに巻き取って加硫を行うようにする。 このようにフレ キシブルマン ドレルを使用し、 未加硫ゴムホースをフレ キシブルマン ドレルと共に ドラムに巻き取った状態で加 硫を行う ことにより、 有機繊維補強層 2 と鋼線補強層 4 とを備えた高圧ゴムホースを長さ 4 O m以上の長尺に形 成することが可能である。

上記製造方法において、 内面ゴム層 1上に有機繊維補 強層 2を施行する場合、 その編組密度を 1 0 0 %以上と し、 有機繊維補強層 2を構成する有機繊維コー ドの交点 に隙間を形成しないようにする。 このように有機織維補 強層 2に隙間を存在させないことにより、 ドラム巻き加 硫時に内面ゴム層 1 の未加硫ゴムが有機繊維補強層 2を 通して外周側に吹き出すこ とを防止できるので、 フレキ シブルマン ドレルを用いて ドラム巻き加硫を行っても高 圧ゴムホースの品質を低下させることはない。

実施例

内径 1 9 m m、 外径 3 O m mとし、 そのホース構造を 下記のように異ならせた実施例 1 〜 4及び従来例の高圧 ゴムホースをそれぞれ製作した。 実施例 1 ：

内面ゴム層と外面ゴム層との間に中間ゴム層を介して、 周当たり 7 4本の芳香族ボリァミ ド繊維コー ド （帝人㈱ 製 "テクノ一ラ " 1500 d /2) をスパイラル状に編み上げ た 2層の有機繊維補強層と、 周当たり 9 0本の鋼線 （ス チールワイヤ 0 . 5 H T ) をスパイラル状に編み上げた 2層の鋼線捕強層とを埋設した （図 1 参照） 。 有機織維 補強層は 5本又は 6本の有機繊維コー ドを 8 0 0 gのヮ イ ンディ ング張力で一旦ボビンに巻き取り、 このボビン から巻き解きながら編み上げた。 これら有機繊維補強層 と鋼線補強層の編組張力及び編組角度は表 1 の通りであ る。 また、 上記芳香族ポリァミ ド繊維コー ド （ "テクノ 一ラ " 1500 d /2) は強度 1 5 g f Z d、 切断伸度 4 . 4 %の物性を有し、 ラテッ クスの接着処理によりゴムに対 する密着強さを 1 . 6 k N / mにしたものである。

実施例 2 ：

有機繊維補強層の編組角度を小さ く したこと以外は実 施例 1 と同じにした。

実施例 3 ：

有機繊維補強層のワインディ ング張力を 2 0 0〜 3 5

0 gとし、 その編組張力を低く したこと以外は実施例 1 と同じにした。

実施例 4 ：

内面ゴム層と外面ゴム層との間に中間ゴム層を介して、 6本を 1束として周当たり 1 4 4本の芳香族ポリアミ ド 繊維コー ド （ "テクノーラ " 1500 d/2) をブレー ド状に 編み上げた 1 層の有機繊維補強層と、 周当たり 9 0本の 鋼線 （スチールワイヤ 0. 5 HT) をスパイラル状に編 み上げた 2層の鋼線補強層とを埋設した （図 2参照） 。 有機繊維補強層は 6本の有機繊維コー ドを 8 0 0 gのヮ インディ ング張力で一旦ボビンに巻き取り、 このボビン から巻き解きながら編み上げた。 これら有機織維補強層 と鋼線補強層の編組張力及び編組角度は表 1 の通りであ る。 また、 上記芳香族ポリァミ ド繊維コ一 ド （ "テクノ 一ラ " 1500 d /2) は強度 1 5 g f / d、 切断伸度 4. 4 %の物性を有し、 ラテッ クスの接着処理によりゴムに対 する密着強さを 1 . S k NZmにしたものである。

従来例 ：

内面ゴム層と外面ゴム層との間に中間ゴム層を介して、 周当たり 8 6本の鋼線 （スチールワイヤ 0. 5 HT) を スパイラル状に編み上げた 4層の鋼線補強層を埋設した。 鋼線補強層の編組張力及び編組角度は表 1 の通りである。

これら実施例 1 〜 4及び従来例の高圧ゴムホースにつ いて、 下記の測定方法によりホース重量、 破壊圧力、 高 温衝撃性能、 曲げ反力を測定し、 その結果を表 1 に併せ て示した。

ホース重量 ：

試験ホースを同一長さに切断し、 その重量 （ g ) を測 定した。

破壊圧力 ：

試験ホース内の油圧を上昇させ、 破壊に至る圧力 （M P a ) を測定した。

高温衝撃性能 ：

試験ホースを曲げ半径 2 0 0 mmの U字状に保持し、 内圧 3 3. 6 MP a、 油温 1 0 0 °Cの条件下で台形波ィ ンパルスを繰り返し加え、 破壊に至る回数を測定した。 なお、 4 0万回まで衝撃圧力を加えても破壊しないもの は試験を打ち切った。

曲げ反力 ：

試験ホースを湾曲させてその一端を他端側に向けて押 圧し、 曲げ半径 2 0 0 mmになったときの曲げ反力 （N) を測定した。 この曲げ反力 （N) が小さいほど柔軟性が 優れている。

m

この表 1 から明らかなように、 実施例 1 4の高圧ゴ 厶ホースは鋼線補強を施した従来例の高圧ゴムホースに 比べて軽量で柔軟性に優れ、 また高温衝撃性能も良好で めつァこ ₀

以上説明したように本発明の高圧ゴムホースは、 補強 材料として有機繊維と鋼線とを複合して用いることで柔 軟性の向上と軽量化を図ると共に、 有機織維の座屈によ る破断を防止して耐久性を向上することができる。 また、 本発明の高圧ゴムホースの製造方法によれば、 有機繊維 補強層と鋼線補強層とを備えた高圧ゴムホースを長さ 4 0 m以上の長尺に形成することが可能になる。

産業上の利用可能性

上述した優れた効果を有する本発明は、 油圧装置及び 油圧回路等を構成する高圧ゴムホース及びその製造方法 として有効に利用することができる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 内面ゴム層と外面ゴム層との間に中間ゴム層を介 して複数層の補強層を埋設した高圧ゴムホースにおいて、 前記内面ゴム層の外周側に有機繊維コー ドを 2層のスパ ィラル状又は 1層のブレー ド状に編み上げた有機繊維補 強層を配置し、 該有機繊維補強層の外周側に鋼線を 2層 のスパイラル状に編み上げた鋼線補強層を配置すると共 に、 前記有機繊維補強層の編組角度を前記鋼線補強層の 編組角度より も小さ く し、 前記有機繊維補強層の編組張 力を前記鋼線捕強層の編組張力より も高く した高圧ゴム ホース。

2 . 前記有機繊維補強層の編組張力を前記鋼線補強層 の編組張力の 1 2 0〜 1 8 0 %の範囲に設定した請求の 範囲第 1項に記載の高圧ゴムホース。

3 . 前記有機繊維コー ドは強度 1 5 g f Z d以上、 切 断伸度 3 %以上の物性を有し、 ゴムに対する密着強さが 1 . 6 k N Z m以上である請求の範囲第 1項に記載の高 圧ゴムホース。

4 . 前記有機繊維コー ドが芳香族ポリアミ ドからなる 請求の範囲第 1 項乃至第 3項のいずれかに記載の高圧ゴ 厶ホース。

5 . 長尺のフレキシブルマン ドレルの外周上に未加硫 の内面ゴム層を成形し、 その外周側に有機織維コー ドを 2層のスパイラル状又は 1層のブレー ド状に編み上げた 有機繊維補強層を形成し、 その外周側に未加硫の中間ゴ ム層を介して鋼線を 2層のスパイラル状に編み上げた鋼 線捕強層を形成し、 その外周側に未加硫の外面ゴム層を 積層した後、 前記フレキシブルマン ドレルをドラムに巻 き取って加硫を行う高圧ゴムホースの製造方法。

6 . 前記フレキシブルマン ドレルは長さが 4 0 m以上 である請求の範囲第 5項に記載の高圧ゴムホースの製造 方法。