JP2005103910A

JP2005103910A - 未加硫ホース成形用マンドレルおよびそのマンドレルを使用した曲がりホースの製造方法

Info

Publication number: JP2005103910A
Application number: JP2003339913A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Fujio; 秀紀藤尾
Original assignee: Nichirin Co Ltd
Current assignee: Nichirin Co Ltd
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2005-04-21

Abstract

【課題】曲がり複合ホースの製造のために、未加硫ホースを成形する際に用いられるマンドレルであって、未加硫ホースの補強糸層が高いブレードテンションで編組された場合であっても、当該ホースを半加硫することなく、容易に脱芯できるマンドレルを提供する。
【解決手段】本発明のマンドレルは、ゴム管１からなり、その一端が盲栓３で密閉され、他端にはゴム管１内の中空部１ａから外気に通じる連通孔を有する継手４が取り付けられ、真空ポンプ２を接続できるようになされている。これにより、マンドレル外周面上に未加硫ホースを形成した後、真空ポンプ２で中空部１ａ内を減圧してゴム管１を拉げた状態にすることによって、容易に脱芯することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、曲がりホースの製造技術に関し、特に、自動車の比較的高圧の配管等に用いられる曲がり複合ホースの製造技術に関する。

自動車の配管等に使用されている各種ホースは、その使用目的によって耐久性、耐圧性、耐熱性、振動吸収性などの要求性能が異なるため、その要求性能に応じて、ホースを形成する各層の材料（例えばゴム材料、補強糸の種類等）が選択・決定され、複合ホースとして用いられている。

一方、近年自動車のエンジンルーム内への機器の搭載密度が高まり、ホース類の配管スペースはますます限られたものとなり、ホース類は複雑な曲折形状となって配設される傾向がある。複合ホースは曲率半径の大きなカーブ状であれば弾性変形させて曲げることができるが、複雑な曲折形状に弾性変形させて用いることは困難である。このため、所定の曲折形状に予め形成された、いわゆる「曲がりホース」に対する要求が高まっている。

（従来技術１）
従来、所定の曲折形状の複合ホースを製造するには、先ず、マンドレルを用いずに押出成形で真直な形状の内面ゴム層を形成し、ついで、その内面ゴム層の上に補強糸を編組して補強糸層を形成し、最後に外皮ゴム層を被覆して未加硫ホースを得る。それを適当な長さに切断し、所定の曲折形状のマンドレルを挿入して曲折形状とした後、マンドレルとともに加熱し加硫して曲折形状を固定する。そしてマンドレルを脱芯して曲がりホースを得ている（例えば、特許文献１参照）。

本方法は、未加硫ホースの形成にマンドレルを用いないため、下記従来技術２のように、マンドレルを脱芯するためにわざわざ未加硫ホースを一旦半加硫して硬化させる必要がない。しかしながら、未加硫ホースを形成する際にマンドレルを用いないので、中空でかつ未加硫の柔らかい内面ゴム層上に補強糸を編組することとなり、高い張力で補強糸を編組すると内面ゴム層が変形してしまう。このため、本方法では、２〜３Ｎ程度の低い編組張力（ブレードテンション）でしか編組できない。これに対し、例えば高温高圧の冷媒を流通させるエアコン用ホースなどでは、高い耐圧性、耐久性、耐熱性などが要求されるため、さらに高いブレードテンション（例えば１０〜３０Ｎのブレードテンション）を必要とする。したがって、本方法はこのような比較的高いブレードテンションを必要とする曲がり複合ホースの製造には適用できない。

（従来技術２）
そこで、高いブレードテンションを必要とする複合ホースを製造するには、中実の樹脂マンドレル上に、押出成形で真直な形状の内面ゴム層を形成し、ついで、その内面ゴム層の上に補強糸を編組して補強糸層を形成し、最後に外皮ゴム層を被覆する（なお、カーエアコン用の複合ホースでは、対冷媒ガス透過性を向上させるために、最内層に樹脂層を形成し、その上に中間ゴム層、補強糸層、外皮ゴム層を順に形成する方法も行われている）。そして、樹脂マンドレルごと加熱し半加硫（予備加硫）を行って、内面ゴム層（または中間ゴム層）を適度に硬化させてからマンドレルを脱芯する。このようにして得られた半加硫ホースを適当な長さに切断し、適当な曲折形状のマンドレルを挿入して曲折形状とした後、マンドレルとともに加熱し本加硫して曲折形状を固定する。そしてマンドレルを脱芯して曲がりホースを得ている（例えば、特許文献２参照）。

本方法は、中実の樹脂マンドレルを中芯として有する内面ゴム層（または中間ゴム層）上に補強糸を編組できるので、高いブレードテンションで補強糸層を形成できる。しかしながら、ホースが未加硫のままでは、高いブレードテンションで補強糸層を形成した後に中実のマンドレルを脱芯することは極めて困難であるので、上述のように、マンドレルごとホースを半加硫して適度に硬化させてからマンドレルを脱芯することが必須となる。このため、半加硫と本加硫の２度の加硫工程を必要とし、さらには、樹脂製のマンドレルが半加硫時の加熱により劣化するためその寿命が短く、曲がりホースの製造コストが高い要因となっており、改善の余地があった。
特開平１０−３０５４７２号公報特開２０００−２８９１２１号公報

本発明はかかる状況に鑑みてなされたものであって、未加硫ホースの補強糸層が高いブレードテンションで編組された場合であっても、当該ホースを半加硫することなく、容易に脱芯できるマンドレルを提供することを目的とし、さらには、このマンドレルを用いた低コストの曲がりホースの製造方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、複数のゴム層の間に補強糸層を介在させて未加硫ホースを成形するマンドレルであって、前記マンドレルは、少なくとも一端が密封されたゴム管からなり、さらに当該ゴム管内を減圧する減圧手段が取付可能に構成されていることを特徴とする未加硫ホース成形用マンドレルである。

請求項２に記載の発明は、前記ゴム管の管壁内部に管長さ方向に延伸する少なくとも1本の縦糸を埋設した請求項１に記載の未加硫ホース成形用マンドレルである。

請求項３に記載の発明は、少なくとも一端が密閉されたゴム管からなるマンドレルの外周面に、複数のゴム層と、当該複数のゴム層の間に介在させる補強糸層とを積層して未加硫ホースを成形する未加硫ホース成形工程と、前記ゴム管内を減圧してから前記マンドレルを前記未加硫ホースから引き抜く脱芯工程と、この脱芯後の未加硫ホースを所望の形状に曲付けしたのち加硫する加硫工程とを備えたことを特徴とする曲がりホースの製造方法である。

上記本発明のマンドレルを用いることにより、未加硫ホース成形時には高いブレードテンションで補強糸層を形成することができ、かつ、中空のマンドレル内を減圧してマンドレルを拉げた状態にすることにより、ホースが未加硫のままで容易に脱芯することができる。したがって、上記従来技術２のような半加硫工程を不要とし、かつマンドレルの加熱による劣化がないため、低コストで、高ブレードテンションの補強糸層を有する曲がり複合ホースを製造することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

〔未加硫ホース成形用マンドレルの構成〕
図１に、本発明の実施の形態に係る未加硫ホース成形用マンドレルの縦断面図を示す。図において、符号１はゴム管を示し、符号２は減圧手段としての真空ポンプを示す。

ゴム管１は、その一端は盲栓３で密閉され、他端には、ゴム管１内の中空部１ａから外気に通じる連通孔を有する継手４が取り付けられている。そして、この継手４は真空ポンプ２に接続できるようになされている。

ゴム管１は加硫されたものを用いるが、柔らかすぎると補強糸を編組する際にゴム管１が変形してしまい、硬すぎると真空ポンプ２で減圧するときに十分拉げることができないので、ゴム管の硬度（ＪＩＳＡ）はＨｓ４０〜９５、さらにはＨｓ７０〜９０、特にＨｓ８０〜８５とすることが好ましい。

またゴム管１は、未加硫のまま脱芯して循環使用できるので劣化のおそれがない。したがって、ゴム管１の材質は、特に限定されるものではなく、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、ＳＢＲ、ＣＲ、ＮＲ、ＣＳＭ、ＣＭ、ＩＩＲ、フッ素ゴムなど、ゴム弾性を有する材料であればいずれでも使用することができる。なかでも、成形が容易で表面肌も良好であり、かつ比較的低コストである、ＮＢＲ、ＥＤＰＭ、ＳＢＲ、ＣＲ、ＮＲまたはこれらのうちから任意に選ばれた２種以上の混合物とすることが望ましい。

ゴム管１の外径は、形成しようとする未加硫ホースの内径とほぼ同等とする。ゴム管１の肉厚は、薄すぎると補強糸を編組する際にゴム管１が変形してしまい、厚すぎると真空ポンプ２で減圧したときに十分拉げることができないので、ゴム管１の材質、硬度、外径等に応じて、適宜調整すべきである。例えば、材質がＮＢＲまたはＥＤＰＭで、硬度が８０〜８５、外径が１６〜１７ｍｍの場合、肉厚は２．４〜２．６ｍｍとするとよい。

盲栓３は、例えば鉄製の円筒状のものとし、これをゴム管１の一端に差し込んだのち、ゴム管１の外周面に例えば鉄製の押えリング５を嵌め、その外周からかしめて密封すればよい。なお、マンドレルの脱芯時に押えリング５が未加硫ホース内に引っかからず容易に抜けるように、かしめ後のリング５の外径は、後述する未加硫ホース形成後のゴム管１の縮径を考慮して、ゴム管１の外径より例えば１ｍｍ以上小さくしておくことが望ましい。

継手４は、未加硫ホース成形時には、真空ポンプ２と切り離して用い、その先端は大気に開放したままでもよいし、閉止できるようにしてもよい。大気に開放したままで用いる場合は、未加硫ホース成形時にはゴム管１内の中空部１ａは大気圧となるので、ゴム管１自身の強度のみによってブレードテンションを支持することとなる。一方、継手５の先端を閉止できる構造とした場合は、未加硫ホース成形の前に、例えば図示しないコンプレッサ等でゴム管１内の中空部１ａを昇圧しおくことにより、ゴム管１自身の強度に加えて内圧でも支持することとなるので、より高いブレードテンションでの編組が可能となる。ただし、昇圧によりゴム管１が膨張するため、マンドレルとしての寸法精度が低下することに留意すべきである。

以上のような構成により本発明の目的とするマンドレルを得ることができるが、さらに未加硫ホース成形時のホース内径を安定させるために、ゴム管１の管壁内部に管長さ方向に延伸する少なくとも1本の縦糸を埋設しておくことが好ましい。すなわち、ゴム管１をゴムのみで構成すると、ゴム管１の外周面上へのゴム層の押出しや補強糸の編組の際に、ゴム管１が長手方向に伸びることにより過度に縮径してしまい、未加硫ホースの寸法精度が低下するとともに、ゴム管１の脱芯が困難となるためである。管壁内部に縦糸を埋設することにより、ゴム管１の長手方向への伸びが制限される結果、過度の縮径が防止される。なお、ゴム管１の撓みを防止するため、縦糸は、複数本を管壁周方向に等間隔で配置することが望ましい。図２に、縦糸を２本埋め込んだ例を示す。同図に示すように、ゴム管１は内層１ｂと外層１ｃとからなる２層構造とし、その中間に縦糸６を管軸に対して対象の位置に配置すればよい。縦糸６は、ゴム管１の伸びを防止するため、できるだけ伸びの少ない繊維を用いることが望ましく、例えばアラミド繊維、炭素繊維などが推奨される。なお、管壁内部にアラミド繊維の縦糸を２本埋設する場合は、１０００〜１５００デニールのものが好適である。

〔曲がりホースの製造方法〕
つぎに、上記マンドレルを用いて曲がりホースを製造する方法を説明する。

［未加硫ホース成形工程］：真空ポンプ２を接続していない状態で、ゴム管１からなるマンドレルの外周面上に内面ゴム用原料ゴムを押出して内面ゴム層を形成し、ついで、この内面ゴム層の上に補強糸を編組して補強糸層を形成し、最後に、外皮ゴム用原料ゴムを押し出して外皮ゴム層で被覆して未加硫ホースを形成する。

［脱芯工程］：未加硫ホース形成後、継手４に真空ポンプ２を接続し、ゴム管１内の中空部１ａを減圧することにより、ゴム管１の横断面形状が図３の（ａ）に示す真円の状態から（ｂ）に示す三日月形に拉げた状態になるまで減圧する。この拉げにより、ゴム管１の外面は、未加硫ホース内面との密着状態から離脱する。したがって、真空ポンプ２の運転を継続してこの拉げた状態を維持しつつ、ゴム管１を未加硫ホースから引き抜けばよい。この際、盲栓３の押えリング５は、ゴム管１の外径より十分（例えば１ｍｍ以上）小さくしているので、未加硫ホース内面に引っかかることがなく、ホース内面を傷つけることなく、容易に引き抜ける。なお、引き抜かれたマンドレルは、真空ポンプ２を取り外し、図３（ａ）の真円の状態に戻して繰り返し使用できる。また、未加硫ホースを半加硫することなく脱芯できるので、マンドレルは熱による劣化がなく、上記従来技術２に比べて著しく寿命が延長できる。

［加硫工程］：マンドレル脱芯後、未加硫ホースを適当な長さに切断し、例えば所定の曲折形状の金属マンドレルを挿入して曲折形状とした後、この金属マンドレルとともに加硫して曲折形状を固定する。加硫後、金属マンドレルを脱芯して曲がり複合ホースが得られる。なお、曲折形状の金属マンドレルを挿入する代わりに、直線状の樹脂マンドレルを挿入し、これを金属製の外枠に嵌めて強制的に曲折形状とした状態で外枠ごと加硫し、加硫後に樹脂マンドレルを引き抜く方法を用いてもよい。

（未加硫ホース成形用マンドレルの製作）
本発明の未加硫ホース成形用マンドレルとして、押出成形後に加硫を行う通常のゴム管製造方法により、材質：ＮＢＲ、硬度：Ｈｓ８３（ＪＩＳＡ）で、外径１６．２ｍｍ、肉厚２．６ｍｍ、長さ２０ｍのゴム管を製造した。なお、ゴム管の管壁は２層構造とし、その中間に２本の縦糸（アラミド繊維からなる無撚り糸、１５００デニール、引張強度２４５Ｎ／本−縦糸）を管軸に対して対象の位置に埋め込んだ（図２参照）。そして、上記実施形態と同様に、ゴム管の一端は盲栓で密閉し、他端にはゴム管内の中空部から外気に通じる連通孔を有する継手を取り付けた（図１参照）。

（未加硫ホースの成形）
上記ゴム管からなる未加硫ホース成形用マンドレルの外周面に、内面ゴム層（材質：ＩＩＲ、厚さ：２．４ｍｍ）、補強糸層（材質：ＰＥＴ、ブレードテンション：２０Ｎ）、外皮ゴム層（材質：ＥＤＰＭ、厚さ：１．５ｍｍ）を順次積層して未加硫ホースを形成した。未加硫ホース形成後のマンドレルの長さは、未加硫ホース形成前とほぼ同じ長さであり、管壁内に埋設した縦糸の効果によって、長手方向への伸びはほとんど生じなかった。

（マンドレルの脱芯）
未加硫ホース成形後、上記マンドレルの継手に真空ポンプを接続し、マンドレル内の中空部を減圧した。８６．６ｋＰａ（負圧）まで減圧することにより、マンドレルは、図３（ｂ）に示すような三日月形に拉げ、未加硫ホースから容易に引き抜くことができた。

脱芯後の未加硫ホースを長さ５００ｍｍごとに切断し、切断後の各未加硫ホースの内径を調査したところ、いずれも１６．０ｍｍ±０．０５ｍｍの範囲にあった。したがって、未加硫ホースの内径と未加硫ホース形成前のマンドレル外径（１６．２ｍｍ）との差は約０．２ｍｍと小さく、縦糸埋め込みによりマンドレルの過度の縮径が効果的に防止されることが確認できた。

（ホースの加硫）
上記切断後の未加硫ホースに、外径１５．９ｍｍで長手方向２ヶ所に曲折部を有する曲折形状のステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）製マンドレルを挿入して曲折形状とした後、このステンレス鋼製マンドレルを挿入したまま、加硫装置内にて蒸気加熱して加硫し、曲折形状を固定した。加硫後、ステンレス鋼製マンドレルを脱芯して曲がり複合ホースを得た。このようにして得られた曲がり複合ホースは、従来技術２で製造されたものと、寸法精度、内面の円滑度ともほぼ同等であり、製品としての品質に差異はなかった。

本発明の実施の形態に係る未加硫ホース成形用マンドレルの縦断面図である。本発明の実施の形態に係る、縦糸を埋設した未加硫ホース成形用マンドレルの内部構造を示す部分斜視図である。減圧前後の未加硫ホース成形用マンドレルの横断面形状を示す横断面図であり、（ａ）は減圧前、（ｂ）は減圧後を示す。

符号の説明

１…ゴム管
１ａ…中空部
１ｂ…内層
１ｃ…外層
２…減圧手段（真空ポンプ）
３…盲栓
４…継手
５…押えリング
６…縦糸

Claims

複数のゴム層の間に補強糸層を介在させて未加硫ホースを成形するマンドレルであって、前記マンドレルは、少なくとも一端が密封されたゴム管からなり、さらに当該ゴム管内を減圧する減圧手段が取り付け可能に構成されていることを特徴とする未加硫ホース成形用マンドレル。
前記ゴム管の管壁内部に管長さ方向に延伸する少なくとも1本の縦糸を埋設した請求項１に記載の未加硫ホース成形用マンドレル。
少なくとも一端が密閉されたゴム管からなるマンドレルの外周面に、複数のゴム層と、当該複数のゴム層の間に介在させる補強糸層とを積層して未加硫ホースを成形する未加硫ホース成形工程と、前記ゴム管内を減圧してから前記マンドレルを前記未加硫ホースから引き抜く脱芯工程と、この脱芯後の未加硫ホースを所望の形状に曲付けしたのち加硫する加硫工程とを備えたことを特徴とする曲がりホースの製造方法。