JP2002174373A - 冷媒輸送用ゴムホース - Google Patents
冷媒輸送用ゴムホースInfo
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Abstract
ドレル抜き出し性の悪化をきたすことなく、冷媒の透過
量を従来よりさらに低減し得る冷媒輸送用ゴムホースを
提供する。 【解決手段】 内層側から、少なくとも内管ゴム層、補
強層および外被ゴム層を順次積層してなる冷媒輸送用ホ
ースであって、内管ゴム層が異なる配合系の、内層の第
1内管ゴム層1とその外側の第2内管ゴム層2とからな
る積層構造を有する冷媒輸送用ホースにおいて、第1内
管ゴム層1と第2内管ゴム層に夫々、輸送する冷媒に対
し低透過係数のゴム材料が使用され、かつ、第2内管ゴ
ム層2に、ゴム材料100重量部に対し、鱗片状の充填
材60〜200重量部と、カーボンブラック10〜10
0重量部と、シランカップリング剤0.5〜5重量部と
が配合されている。
Description
いられる冷媒輸送用ゴムホース(以下、単に「ホース」
とも称する)に関し、詳しくは、ホースの厚みを変更す
ることなく冷媒透過量を低減することができ、かつ、マ
ンドレル抜き出し性が良好な冷媒輸送用ゴムホースに関
する。
る材料としてはフロンガス「R−134a」があり、か
かるフロンガスを輸送するホースとして重要なことは、
いかにしてこのフロンガスを外部に透過させずに輸送さ
せ得るかである。これまでは、「R−134a」の透過
係数が極力小さいポリマーを探し出し、この材料を内層
材料として用いることが行われ、実際に、ニトリルゴム
(NBR)、水素添加ニトリルゴム(H−NBR)、エ
チレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、クロロ
プレンゴム(CR)、ブチルゴム(IIR)、ウレタン
ゴムおよびこれらのブレンド物等の様々なポリマーが検
討されてきた。その結果、ブチル系ポリマーの「R−1
34a」に対する透過係数がこれらゴム材料中では最も
小さいことが判明したため、ブチル系ポリマーが一般に
冷媒輸送用ゴムホースの内層材料として用いられるよう
になり、現在に至っている。また、冷媒透過量の更なる
低減を企図して、内層材料に鱗片状の充填材を混合した
ホースも知られている(特開平10−47552号公
報)。
552号公報に記載されたゴムホースにおける「R−1
34a」の透過量をさらに低減させるには、より小さい
透過係数を有する新規のポリマーを探究若しくは合成す
るか、または、ゴムホースの厚みを増すことにより対応
することが必要となる。しかし、前者のような、冷媒輸
送用ゴムホースに適した新ポリマーは未だ実現されてお
らず、また、後者の方法で対応しようとするとゴムホー
スの体積が増えてしまい、車のエンジンルーム内のコン
パクトな使用という要請から生ずるホースのレイアウト
の小スペース化に適合し難いという問題があった。
の混合量を増加することによりさらなる低減を図ること
は可能であるが、鱗片状の充填材を多量に混ぜてゴムを
練ると、製造時のマンドレル抜き出し性が極度に悪化
し、実用に供しにくくなるという難点があり、実用性と
低透過性とを兼ね備えた冷媒輸送用ゴムホースは得られ
ていないというのが実状であった。
を増すことなく、またマンドレル抜き出し性の悪化をき
たすことなく、冷媒の透過量を従来よりさらに低減し得
る冷媒輸送用ゴムホースを提供することにある。
題点を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、内管ゴム層を
異なる配合系の2層構造とし、その内層側のゴム配合系
をマンドレル抜き出し性を考慮した配合系とし、外側の
ゴム配合系に、夫々所定量の鱗片状の充填材とカーボン
ブラックとシランカップリング剤とを添加することによ
り、鱗片状の充填材を増量してもマンドレル抜き出し性
の悪化を招くことがなく、また、ホースの体積も増大さ
せずに、さらには耐ガスブリスター性を損なうことな
く、冷媒、特には「R−134a」の透過量を従来より
更に低減し得る冷媒輸送用ゴムホースが得られることを
見出し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明は、
以下の通りである。
層、補強層および外被ゴム層を順次積層してなる冷媒輸
送用ホースであって、前記内管ゴム層が異なる配合系
の、内層の第1内管ゴム層とその外側の第2内管ゴム層
とからなる積層構造を有する冷媒輸送用ホースにおい
て、前記第1内管ゴム層と第2内管ゴム層に夫々、輸送
する冷媒に対し低透過係数のゴム材料が使用され、か
つ、該第2内管ゴム層に、ゴム材料100重量部に対
し、鱗片状の充填材60〜200重量部と、カーボンブ
ラック10〜100重量部と、シランカップリング剤
0.5〜5重量部とが配合されてなることを特徴とする
冷媒輸送用ゴムホースである。
層、補強層および外被ゴム層を順次積層してなる冷媒輸
送用ホースであって、前記内管ゴム層が異なる配合系
の、内層の第1内管ゴム層とその外側の第2内管ゴム層
とからなる積層構造を有する冷媒輸送用ホースにおい
て、前記第1内管ゴム層と第2内管ゴム層に夫々、輸送
する冷媒に対し低透過係数のゴム材料が使用され、か
つ、該第1内管ゴム層に、ゴム材料100重量部に対
し、鱗片状の充填材50重量部未満と、カーボンブラッ
ク10〜100重量部とが配合されてなることを特徴と
する冷媒輸送用ゴムホースである。
において、前記第1内管ゴム層に、ゴム材料100重量
部に対し、シランカップリング剤0.5〜5重量部が配
合されている冷媒輸送用ゴムホースである。
の冷媒輸送用ゴムホースにおいて、前記ゴム材料が、ブ
チル系ゴムである冷媒輸送用ゴムホースである。
の冷媒輸送用ゴムホースにおいて、前記鱗片状の充填材
のアスペクト比Rが、下記式、 2≦R≦100 で表される関係を満足し、かつ、該鱗片状の充填材の平
均直径が0.5〜700μmである冷媒輸送用ゴムホー
スである。
の冷媒輸送用ゴムホースにおいて、輸送用冷媒がフッ素
系化合物である冷媒輸送用ゴムホースである。
て説明する。図1に、本発明の一実施の形態に係る冷媒
輸送用ホースの積層構造を示す。本発明の冷媒輸送用ホ
ースは、最内層にはマンドレルの材質に対して離型性に
優れた第1内管ゴム層1があり、耐冷媒、耐油性、耐透
過性に優れた材料で構成される。用いられる材質として
は具体的には、ブチル系ゴム(IIR)、エチレンプロ
ピレン三元共重合体ゴム(EPDM)、ニトリルゴム
(NBR)、水素添加ニトリルゴム(H−NBR)、ク
ロロプレンゴム(CR)、アクリルゴム(ACM)、エ
チレンアクリル共重合体ゴム(AEM)などが好ましく
使用され、耐透過性の面からはブチル系ゴム(IIR)
が特に好ましい。ここで、ブチル系ゴムとは、通常のブ
チルゴムの他、例えば、塩素化ブチル(Cl−II
R)、臭素化ブチル(Br−IIR)、イソブチレン−
ブロモパラメチルスチレン共重合体、及びこれらを主成
分とする他のポリマーとのブレンド物も含まれる。な
お、これらのゴムには、通常用いられる加工助剤、抗酸
化剤、加硫剤、加硫促進剤等の配合剤を適宜添加するこ
とができる。
量部に対し、後述する鱗片状の充填材を50重量部未満
で配合することができ、これにより一層の耐透過性を実
現することができる。鱗片状の充填材が50重量部以上
であるとマンドレル抜き出し性が悪化し、好ましくな
い。この際、カーボンブラックを10〜100重量部配
合することが好ましく、10重量部未満では、押し出し
肌が悪くなり、一方、100重量部を超えると練り時に
発熱が大きくなり、スコーチが生じ易く、練り加工が困
難となる。さらにこの場合、ゴム材料100重量部に対
し、シランカップリング剤を0.5〜5重量部配合する
ことが耐ガスブリスター性の面から好ましい。但し、5
重量部を超えて配合することはゴム物性の低下を招き、
好ましくない。カーボンブラックおよびシランカップリ
ング剤の種類については、後述する第2内管ゴム層2に
添加するものと同様とすることができる。
抜き出し性の向上にあり、あまり厚くする必要はなく、
生産性を損なわない程度の厚さに決定することができ
る。通常は0.2〜1.5mm、より好ましくは0.3
〜1.0mmの厚さで用いるとよい。
持すると共に冷媒透過更には外部からの水分の侵入を減
らす機能を持っている。この第2内管ゴム層2は十分な
耐冷媒透過性を持たせるために主ポリマーをIIR系の
ものとし、更に耐透過性能向上のため、鱗片状の充填材
を配合する。かかる鱗片状の充填材は、ホースの押し出
し方向に層をなして配向することにより、「R−134
a」等の冷媒分子は、第2内管ゴム層2内を直進して通
過することができなくなる。すなわち、鱗片状の充填材
は「R−134a」等の冷媒分子がホース内を透過する
経路を長くする効果を有する。従って、結果として鱗片
状の充填材を添加することにより内層材の厚みを増すこ
とと同じ効果が得られることになる。
鱗片状の充填材の量を増量した場合、押し出し肌が悪化
して実用に供し得なくなるため、従来は、この鱗片状の
充填材による透過量の低減には限界があった。本発明に
おいては、ゴム材料に対し、鱗片状の充填材に加えて所
定範囲の量のカーボンブラックを添加することにより、
ポリマーとカーボンブラックとの相互作用が発現して、
実用に耐えうる押し出し肌を得ることができるものであ
る。また、本発明においては、ゴム材料に対し、カーボ
ンブラックとともに所定量範囲のシランカップリング剤
を添加することにより、耐ガスブリスター性を改善する
ことができ、この結果、図2に示すようなガスブリスタ
ー7による第1内管ゴム層1の膨れを防止することがで
きる。ガスブリスター7は、図2のA−A線に沿う断面
を拡大して示す図3に観られるように、第1内管ゴム層
1と第2内管ゴム層2との界面において局部的にガス圧
が高まることにより生じる。その原因として、鱗片状の
充填材とゴムとの界面に剥離が生じることが挙げられ、
この剥離を、シランカップリング剤を添加することで抑
えることができる。従ってこの場合には、第1内管ゴム
層1中に鱗片状の充填材等を添加しなくても、本発明の
効果を十分に得ることが可能となる。
に用いるゴム材料としては、上述のIIR系ゴムが好ま
しく、また、これらのゴムには、通常用いられる加工助
剤、抗酸化剤、加硫剤、加硫促進剤等の配合剤を適宜添
加することができる。
片状であれば特に制限されるものではないが、ケイ酸マ
グネシウム等のケイ酸塩、炭酸カルシウム、シリカ、ア
ルミナ、マグネシウム及びこれらの酸化物、雲母、クレ
ー、タルク、マイカ等、ポリマーとの充填性が良好な無
機物が好ましい。特には、ケイ酸マグネシウム(例え
ば、日本ミストロン(株)製、商品名:MISTORO
N VAPOR(以下「ミストロンベーパー」と称す
る))を好適に使用することができる。
する鱗片状の充填材を、ゴム材料100重量部に対して
60〜200重量部、好ましくは70〜150重量部添
加する。60重量部未満であると、目的とする冷媒透過
量の低減効果が不十分である。また、200重量部を超
えると、練り時にうまくゴム中に分散されず、ゴム魂に
ならないため、シート化することができない。
均直径)/(厚み)で表されるアスペクト比(縦の長さ
と横の長さとの比)Rが、好ましくは2≦R≦100、
より好ましくは4≦R≦40を満たし、かつ、その平均
直径が好ましくは0.5〜700μm、より好ましくは
1.0〜80μmであるものとする。ここで平均直径と
は、鱗片の面積をSとした時に、次の式で定義される。 Rの値が2より小さいと気体の透過を抑制する効果が発
揮されず、また100より大きいと良好な押出し加工性
が損なわれる。また、直径が0.5μmより小さいと気
体の透過を抑制する効果が発揮されず、700μmより
大きいと良好な押出し加工性が得られない。
F、ISAF、HAF、SPF、XCF、FEF、GP
F、APF、MT等および、それらの混合物等、通常の
ゴム配合に用いられるものであり、特に限定されない。
00重量部に対し10〜100重量部、好ましくは30
〜60重量部である。10重量部未満であると、押し出
し肌が悪く、実用に供し得なくなる。また、100重量
部を超えると練り時に発熱が大きくなり、スコーチが生
じ易く、練り加工が困難となる。
一般式Y−SiX3で表せるもの、および分子内にポリ
スルフィド結合を有するシラン化合物が挙げられる。こ
こで、Yとしては、アミノ、エポキシ、ビニル、メタク
リル、メルカプト等の反応性有機官能基や、アルキル、
ハロゲン化アルキル等の非反応性基が挙げられ、Xは、
アルコキシ(RO)に代表される加水分解性基が挙げら
れ、また、分子内にポリスルフィド結合を有するシラン
化合物としては、一般式、 (RO)3Si(CH2)nSx(CH2)nSi(RO)3 で表されるものや、一般式、 (RO)3Si(CH2)n−SxNSC6H4 で表される化合物が挙げられる。特には、分子内にポリ
スルフィド結合を有するシラン化合物が好ましい。
100重量部に対し、0.5〜5重量部である。この添
加量が0.5重量部未満であると耐ガスブリスター性の
改善効果が発揮されず、一方、5重量部を超えるとゴム
の破断伸びが200%未満となり実用に供し得なくな
る。
は、耐透過性能、柔軟性等を考慮してゲージ設定するこ
とができる。ゲージを厚くすれば冷媒透過、水分の透過
を抑える性能は当然より向上する。通常0.5〜2.5
mmの範囲で用いられ、より好ましくは0.8〜1.5
mmの厚さで用いるとよい。
強固なものとするために接着剤を用いることも可能であ
り、或いはコロナ放電処理等の表面処理を施してより強
固な接着力をもたらすこともできる。
いては2層構造であり、その間に中間ゴム層4を設けた
構造としてあるが、2層に限らず3層以上の構造として
もよい。また、中間ゴム層4については、必要に応じて
設けるものであり、省いてしまってもかまわない。補強
層3、5に求められる特性としては、耐熱性および耐疲
労性とともに、高強力、高弾性率があり、ポリエチレン
テレフタレート(PET)糸を好適に使用することがで
き、PET糸以外にもビニロン、ナイロン、PEN(ポ
リエチレンナフタレート)、アラミド、芳香族PET糸
等を好適に使用することができ、さらには必要に応じて
2種以上組み合わせた混紡糸を用いてもよい。補強糸の
弾性率を高くすると、弾性率の低い補強糸を使用した場
合に比較して、加圧時のホース内径変化は少なくなるた
め、同一使用環境下においては相対的にホース内径が小
さくなり、結果として、冷媒透過量が抑えられることに
なる。
いては、実使用圧力に対し安全率を考慮して設計する。
好適には、反対方向に2層以上巻き付けることとし、必
要に応じて各層間に上述のように中間ゴム層を設ける。
さらには補強層3と第2内管ゴム層2との間に下編み層
(図示せず)を設けてもよい。また必要に応じて補強層
の外周面に押さえ糸を設けてもかまわない。補強糸の太
さは、好ましくは56〜778tex{500〜700
0D}とし、より好ましくは222〜556tex{2
000〜5000D}とする。また、補強糸の本数はホ
ースの径にもよるが、好ましくは8〜60本、より好ま
しくは12〜36本ずつ、交互に1対をなすようにスパ
イラルに巻きつける。なお、本発明においては、補強層
の構造についてはスパイラル構造に限定されず、公知の
ブレード構造としてもかまわない。
内部流体の圧力を支持する機能と内圧を受けたときのホ
ース内径変化を抑える機能を併せ持ち、高い弾性率を持
つことが要求され、さらには耐疲労性、耐熱性に優れて
いることが必要となる。
るという機能を持ち、耐熱性、耐油性、耐オゾンクラッ
ク性、柔軟性および外観性能等を考慮して材質選定を行
う。具体的には、エチレンプロピレンジエン三元共重合
体ゴム(EPDM)を基材ポリマーとすることが好まし
いが、他にCR、IIR、スチレン−ブタジエンゴム
(SBR)等を単独でまたはブレンドして用いてもよ
い。また、外被ゴム層6の肉厚は、好ましくは0.5〜
2.5mmの範囲内とし、より好ましくは0.8〜1.
5mmの範囲内とする。さらに、必要に応じて外被ゴム
層6のガス抜き用のプリッキングホールを設けてもかま
わない。
には輸送用冷媒としてのフッ素系化合物に対して好適に
用いることができ、自動車等において良好に使用するこ
とができる。
下の実施例および比較例において作製した冷媒輸送用ホ
ースは、いずれも図1に示すタイプのものであり、内径
10mm、外径20mmである。また、第1内管ゴム層
1の肉厚はいずれも0.5mmであり、第2内管ゴム層
2の肉厚はいずれも1.5mmとした。
造とし、その間に中間ゴム層4を設けた。補強層3、5
は、ポリエチレンテレフタレート(PET)の補強糸を
使用し、この補強糸(444.4tex)を22本ずつ
交互に1対をなすようにスパイラルに巻きつけた。ま
た、外被ゴム層6のゴムポリマーとしてはEPDMを用
い、その肉厚は1mmとした。
おいてはいずれも、下記の表1に示す配合内容のゴム組
成物を用いた。
す配合内容のゴム組成物を用いた。得られた供試ホース
に対しゴムの破断伸びを測定し、ゴムの物性の実用性に
ついて評価した。また、ガスブリスターについても、そ
の実用性について評価した。得られた結果を下記の表2
に併記する。
る、○,◎:実用上問題なし 6)SAEJ2064 5.2項試験に準拠 ×:実用に適さない、△:実用上問題が懸念される、
○,◎:実用上問題なし
す配合内容のゴム組成物を用いた。第1管ゴム層1は、
夫々下記の表3に示す配合内容のゴム組成物を用いた。
得られた供試ホースに対しマンドレル抜き出し性の実用
性について評価した。また、ガスブリスターについて
も、実施例1と同様にしてその実用性について評価し
た。得られた結果を下記の表3に併記する。
る、○,◎:実用上問題なし
輸送用ゴムホースによれば、ゴムホースの体積を増すこ
となく、またマンドレル抜き出し性の悪化をきたすこと
なく、冷媒の透過量を従来よりさらに低減することがで
き、自動車のエンジンルーム等における使用に好適であ
る。
の積層構造を示す斜視図である。
欠き斜視図である。
面図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 内層側から、少なくとも内管ゴム層、補
強層および外被ゴム層を順次積層してなる冷媒輸送用ホ
ースであって、前記内管ゴム層が異なる配合系の、内層
の第1内管ゴム層とその外側の第2内管ゴム層とからな
る積層構造を有する冷媒輸送用ホースにおいて、 前記第1内管ゴム層と第2内管ゴム層に夫々、輸送する
冷媒に対し低透過係数のゴム材料が使用され、かつ、該
第2内管ゴム層に、ゴム材料100重量部に対し、鱗片
状の充填材60〜200重量部と、カーボンブラック1
0〜100重量部と、シランカップリング剤0.5〜5
重量部とが配合されてなることを特徴とする冷媒輸送用
ゴムホース。 - 【請求項2】 内層側から、少なくとも内管ゴム層、補
強層および外被ゴム層を順次積層してなる冷媒輸送用ホ
ースであって、前記内管ゴム層が異なる配合系の、内層
の第1内管ゴム層とその外側の第2内管ゴム層とからな
る積層構造を有する冷媒輸送用ホースにおいて、 前記第1内管ゴム層と第2内管ゴム層に夫々、輸送する
冷媒に対し低透過係数のゴム材料が使用され、かつ、該
第1内管ゴム層に、ゴム材料100重量部に対し、鱗片
状の充填材50重量部未満と、カーボンブラック10〜
100重量部とが配合されてなることを特徴とする冷媒
輸送用ゴムホース。 - 【請求項3】 前記第1内管ゴム層に、ゴム材料100
重量部に対し、シランカップリング剤0.5〜5重量部
が配合されている請求項2記載の冷媒輸送用ゴムホー
ス。 - 【請求項4】 前記ゴム材料が、ブチル系ゴムである請
求項1〜3のうちいずれか一項記載の冷媒輸送用ゴムホ
ース。 - 【請求項5】 前記鱗片状の充填材のアスペクト比R
が、下記式、 2≦R≦100 で表される関係を満足し、かつ、該鱗片状の充填材の平
均直径が0.5〜700μmである請求項1〜4のうち
いずれか一項記載の冷媒輸送用ゴムホース。 - 【請求項6】 輸送用冷媒がフッ素系化合物である請求
項1〜5のうちいずれか一項記載の冷媒輸送用ゴムホー
ス。
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