JP2003166675A - 円筒状繊維補強ゴム成形体とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複雑な処理工程を要することなく、強固に補
強をすることができ、それでいて生産性が高く、製造コ
ストを低減可能な円筒状繊維補強ゴム成形体とその製造
方法を提供すること。 【解決手段】 内側ゴム層１７と補強層８と外側ゴム層
とを有する。補強層８が、単一線または撚り線の表面に
加硫ゴムが被覆された被覆補強線からなり、内側ゴム層
１７の周囲に１本の被覆補強線がらせん状に巻回配置さ
れている円筒状繊維補強ゴム成形体とその製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は円筒状繊維補強ゴム
成形体とその製造方法に関し、詳しくは、内側ゴム層と
補強層と外側ゴム層とを有し、特に円筒体周方向に強固
な補強を施した円筒状繊維補強ゴム成形体とその製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】標記円筒状繊維補強ゴム成形体におい
て、内部に高圧流体を通過させ、軸に対して直角方向に
変位する円筒体として可とう伸縮継手、ゴム継手等の可
とう管は公知である。かかる可とう管は、一般的には通
過する液体と接触する内側ゴム層と外層とからなり、外
層は内側ゴム層の外側の補強繊維層、外側ゴム層を有
し、必要な場合には補強繊維層と外側ゴム層との間や内
側ゴム層と補強繊維層との間にリング状ないしコイル状
の補強金属層（補強体層とも称する）や外側ゴム層の外
面に織布層が設けられる。そして補強繊維層は、簾状の
コードに未加硫ゴム組成物をカレンダーロール等により
トッピングした後、該コードが裁断方向に対して所定角
となるように裁断したいわゆるトッピングコードを少な
くとも２層積層し、各層のコードが所定の角度を形成す
るように構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、高圧の液体を封
入し、あるいはゲル状の樹脂、エラストマーあるいは比
較的容易に変形する金属（鉛、錫など）を封入したま
ま、強い圧縮応力を負荷した状態で軸に対して直角方向
に変位する円筒体、例えば、免震ゴムの中心軸として使
用する等の免振構造体などとして使用する可とう管が要
求されている。かかる用途に従来の可とう管を使用する
と、補強層を構成する繊維がバイアス状に配置されてい
るために高い内圧と付加される圧縮応力により管径が膨
張し、補強繊維層が破壊されて内容物が漏出し、機能を
発揮できなくなる。

【０００４】このような内圧上昇による管の破壊防止の
ために、以下の方法が考えられる。 （１）簾状のコードを使用したトッピングコードを、繊
維配列が周方向になるように配設する。

【０００５】（２）従来の可とう管に採用されている金
属コイル補強層を設ける。

【０００６】しかし、上記（１）の方法によれば、トッ
ピングコードの接続部が発生し、高い内圧に耐える可と
う管とすることが困難である。また（２）の金属コイル
補強層を設けると、同じ管内径にすると管外径が大きく
なり、例えば免振ゴムに形成された孔に嵌挿できなくな
り、しかも可とう性が低下するという問題が生じる。そ
こで、本発明の目的は、上記従来技術の有する問題点に
鑑みて、高い内圧に対する破壊強度が大きく、しかも管
軸に対して直角方向への変位に対する可とう性が大き
く、それでいて生産性が高く、従って製造コストを低減
可能な円筒状繊維補強ゴム成形体とその製造方法を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は各請求項記載
の発明により達成される。すなわち、本発明に係る円筒
状繊維補強ゴム成形体の特徴構成は、内側ゴム層と補強
層と外側ゴム層とを有していて、前記補強層が、単一線
または撚り線の表面に加硫ゴムが被覆された被覆補強線
からなり、前記内側ゴム層の周囲に１本の前記被覆補強
線がらせん状に巻回配置されていることにある。

【０００８】この構成によれば、補強線の材質を選択す
ることにより用途に応じた強度の補強層を得ることがで
きると共に、高い内圧に対する破壊強度が大きく、しか
も管軸に対して直角方向への変位に対する可とう性が大
きく、それでいて生産性が高く、従って製造コストを低
減可能な円筒状繊維補強ゴム成形体を提供できた。

【０００９】補強線は、１層あたり１本の繊維が連続し
てコイル状に巻回されているが、かかる繊維の層は複数
層形成されてもよい。２層構造の場合には、１層目と２
層目の補強線のらせんは逆方向であることが、バランス
のよい補強層が形成できるので好ましい。

【００１０】更に、本発明に係る円筒状繊維補強ゴム成
形体の製造方法の特徴構成は、マンドレル上に内側ゴム
層を構成する第１の未加硫ゴム層を形成し、この第１の
未加硫ゴム層上に、単一線または撚り線の表面に未加硫
ゴムが被覆された連続した１本の被覆補強線をらせん状
に巻回して補強層を形成し、更に補強層上に外側ゴム層
を構成する第２の未加硫ゴム層を形成して未加硫成形体
とし、前記未加硫成形体を加熱加硫することにある。

【００１１】この構成円筒状繊維補強ゴム成形体の製造
方法によれば、高い内圧に対する破壊強度が大きく、し
かも管軸に対して直角方向への変位に対する可とう性が
大きな円筒状繊維補強ゴム成形体を、殊更複雑な処理工
程を要することなく、それでいて高い生産性にて、従っ
て低い製造コストにて製造することができた。

【００１２】未加硫ゴムが被覆された連続した１本の被
覆補強線は、押出機を用いて連続的に容易に製造するこ
とが可能である。また押出機を使用して製造した未加硫
ゴムが被覆された連続した１本の被覆補強線を連続して
使用することにより、補強線の巻回の間隔、角度等を目
的に応じて任意に設定可能であり、しかも従来のトッピ
ングコードを使用する場合と比較して内側ゴム層／補強
層、補強層／外側ゴム層の接着が強く安定したものとな
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図面を参
照して詳細に説明する。図１は、押出装置を用いた補強
線に未加硫ゴム組成物を被覆するトッピング工程を示す
概略構成図である。この例では、補強線としてコードを
使用した例を示す。従って未加硫ゴム組成物を被覆した
１本の連続した被覆補強線を、トッピングモノコードと
称する。

【００１４】押出機１０のシリンダー部２の先端にはダ
イス４が装着されており、このダイス４に、リール等
（図示せず）から巻き戻された原料コード６が送給さ
れ、ここで未加硫ゴム組成物が被覆されてトッピングモ
ノコード８として送り出される。原料コード６として
は、撚り線、単一線のいずれをも使用することができる
が、以下では、モノコード（撚り線）を使用した例を示
す。

【００１５】送り出されたトッピングモノコード８をマ
ンドレル上に積層加工する場合は、被積層体であるワー
クをコンピューターにより移動させて繊維配列が所定の
方向、長さ、角度などの設計条件を充たすようにするこ
とが好ましい。

【００１６】トッピングモノコード８の断面形状は、用
途などに応じて適宜設定され、特に限定されるものでは
なく、その具体例を図２に示す。図２（ａ）は菱形ある
いは平行四辺形に近い断面を有する例であり、図２
（ｂ）は正方形、図２（ｃ）は円形、図２（ｄ）は台形
の例を示す。いずれも原料コード６は、未加硫ゴム組成
物７により被覆されている。未加硫ゴム組成物の層の厚
さは、設定コード間隔に応じて適宜設定される。この
内、図２（ｃ）に示す断面円形のトッピングモノコード
は、モノコードの周囲に未加硫ゴム組成物を均等に被覆
しているのでバランス性に優れると共に無駄がなく、し
かもマンドレルに連続的に巻き付けていくことにより、
内外面が略平行な円筒体が形成できるので、管軸芯と直
角方向に対する変形作用に対して無理なく変位可能とな
り、周方向への膨張作用に対しても大きな引張抵抗を発
揮し、変形し難い円筒状繊維補強ゴム成形体を構成でき
て好ましい。

【００１７】上記トッピングモノコード８を使用し、マ
ンドレル上に補強層を形成して、円筒状繊維補強ゴム成
形体を製造する方法を、以下に説明する。

【００１８】図３は本発明の円筒状繊維補強ゴム成形体
の例を示したものであり、補強ゴム可とう管の１種であ
って、内部に高圧の流体や膨潤ゲル状の樹脂、鉛、錫な
どの比較的容易に変形する材料を封入した状態で、管の
軸芯に対して直交方向の成分を有する応力による変形が
生じる用途に使用される。このような可とう管において
は、トッピングコードは内側ゴム層の周囲にらせん状
に、即ち管の軸芯に対して直交方向であるラジアル方向
に配置される。このような可とう管においては、特にコ
ードの配列の均一性の高いことが重要であり、不均一な
部分が存在すると、その部分で高い内圧によって管が破
損して内部充填物が漏洩するおそれが生じる。従来のト
ッピングコードを使用すると、ジョイント部が不可避的
に発生し、またコード間隔の均一性確保が困難であり、
強度上問題があって改善が望まれていたが、本実施形態
の場合は、そのような問題点を確実に改善できることに
なる。

【００１９】上記円筒状繊維補強ゴム成形体において、
トッピングモノコード８はマンドレル１５上に形成され
た内側ゴム層となる未加硫ゴム組成物層１７上に、図３
に示すように、らせん状に巻き付けられる。トッピング
モノコードの巻き付けは、例えば、図１に示した押出装
置から送り出されるトッピングモノコードをマンドレル
に供給し、かつマンドレルを所定の回転速度にて回転さ
せつつ、軸芯に平行に所定速度にて移動することにより
行うことができる。

【００２０】この方法により、補強層にはジョイント部
がなくなり、コード間隔の均一性を高めることができ
る。その結果、図４（マンドレルは省略してある）に示
すように、従来のトッピングコードを使用した場合と比
較して、強度的に均一性の高い円管状補強ゴム成形体を
得ることができる。

【００２１】図３に示した円筒状繊維補強ゴム成形体に
おいては、補強層の上に、さらに図示したコードと逆ら
せん方向に第２層目のコードを巻き付けて２層構造の補
強層を形成してもよいし、更に繰り返し積層して２層以
上の構造としてもよい。最終的には、補強層上に外側ゴ
ム層を更に被覆し、加硫処理して形成体を得る。

【００２２】本発明におけるトッピングモノコードは、
加工に際して連続的に使用するが、加工上必要な場合に
は、一部において切断してもよい。それでもなお従来の
トッピングコードを使用した場合に比較してコードが露
出する端面は少ない。

【００２３】本発明のトッピングモノコードによる補強
層と従来の簾状トッピングコードとを併用して補強層を
構成してもよい。従来の簾状トッピングコードによる補
強は、部分的であってもよい。

【００２４】本発明に使用する原料のうち、トッピング
コードを形成する未加硫ゴム組成物は、公知のゴム組成
物を適宜用途に応じて選択して使用する。内側ゴム層構
成ゴムと外側ゴム層構成ゴムとは同一ゴム材料であって
もよく、異なるゴム材料であってもよい。可とう管、可
とう管継手、ゴムホース等においては、通常、外層に耐
久性に優れたゴム材料が使用され、内層には内部を通過
する流体に応じた特性を有するゴム材料が使用される。
流体との接触面には、ポリ四フッ化エチレンチューブ、
ポリエチレンテレフタレートチューブ等の熱可塑性樹脂
チューブ、熱可塑性エラストマーなどを使用することが
好ましい。

【００２５】補強層の外層には、必要に応じてさらに鋼
鉄製リング、コイル状補強金具などの公知の補強部材を
使用してもよく、最外層には磨耗防止のための補強用織
布層を設けてもよい。可とう継手などの管状成形体にお
いては、必要に応じてフランジ等の接続部を設けること
もできる。

【００２６】補強層を構成するトッピングコードも、上
記技術分野において補強層として使用される公知の繊維
は限定なく使用可能である。具体的には、ポリエチレン
テレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエ
ステル繊維、ナイロン６、ナイロン６６等のポリアミド
繊維、アラミド繊維やＰＢＯ繊維などの高強力繊維など
の有機繊維、スチールコード、ガラス繊維、カーボンフ
ァイバー等が例示される。これらの補強線のなかでも、
本発明の円筒状繊維補強ゴム成形体においては、スチー
ルコード、高強力繊維の使用が好ましい。かかる繊維の
使用により、より高い内圧に耐える円筒状繊維補強ゴム
成形体を得ることができる。

【００２７】繊維は、モノフィラメントであってもマル
チフィラメントであってもよいが、強度と柔軟性に優れ
ている点からマルチフィラメント糸をコードとすること
が好ましい。

【００２８】コードとして使用する繊維は、必要に応じ
て予め接着性を向上させる処理をすることは好適な態様
であり、例えばポリエステル繊維やポリアミド繊維に対
してはフェノール樹脂処理などの樹脂処理が、またガラ
ス繊維に対してはシランカップリング剤やチタンカップ
リング剤などのカップリング剤処理が、またスチールコ
ードに対しては黄銅メッキが、それぞれ好適例として挙
げられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る円筒状繊維補強ゴム成形体の補強
層を形成するためのトッピング工程を示す概略構成図

【図２】トッピングモノコードの断面形状例を示す断面
図

【図３】本発明に係る円筒状繊維補強ゴム成形体の製造
方法を説明する斜視図

【図４】トッピングモノコードを積層した円筒状繊維補
強ゴム成形体の半断面図

【符号の説明】

８ 補強層 １５ マンドレル １７ 内側ゴム層

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H111 AA02 BA03 BA11 BA25 CB04 CB14 CC07 CC22 DA26 DB12 EA12 EA17

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内側ゴム層と補強層と外側ゴム層とを有
   する円筒状繊維補強ゴム成形体において、前記補強層
   が、単一線または撚り線の表面に加硫ゴムが被覆された
   被覆補強線からなり、前記内側ゴム層の周囲に１本の前
   記被覆補強線がらせん状に巻回配置されていることを特
   徴とする円筒状繊維補強ゴム成形体。
2. 【請求項２】 前記補強層を構成する補強線がスチール
   コード又は高強力繊維である請求項１の円筒状繊維補強
   ゴム成形体。
3. 【請求項３】 マンドレル上に内側ゴム層を構成する第
   １の未加硫ゴム層を形成し、この第１の未加硫ゴム層上
   に、単一線または撚り線の表面に未加硫ゴムが被覆され
   た連続した１本の被覆補強線をらせん状に巻回して補強
   層を形成し、更に補強層上に外側ゴム層を構成する第２
   の未加硫ゴム層を形成して未加硫成形体とし、前記未加
   硫成形体を加熱加硫する円筒状繊維補強ゴム成形体の製
   造方法。