JP2007100837A - 耐圧ホースおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】必要な耐圧強度を確保しつつ軽量化を図ることができる耐圧ホースおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】耐圧ホースの螺旋状芯部の成形にあたり、筒状の樹脂通路の略中心にエアー通路を配置した金型１５を用い、溶融樹脂および圧力が制御されたエアーをそれぞれの通路に供給することにより中空の硬質合成樹脂芯材３を押出し成形し、この押出し成形された半溶融状態の硬質合成樹脂芯材３の先端部を封止して芯材内の圧力を一定に保持するとともに、この硬質合成樹脂芯材３を任意ピッチで合成樹脂管２上に螺旋状に巻回することにより螺旋状芯部Ｓｐを形成することを要旨とする。
【選択図】図３

Description

本発明は水、油、空気等の流体や樹脂ペレット、セメント等の粉粒体を吸圧送するのに好適な耐圧ホースおよびその製造方法に関するものである。

従来、合成樹脂製円筒管の外周面に硬質合成樹脂製の補強線材を螺旋巻きした合成樹脂管が知られている。

図２４において、この種の合成樹脂管５０の製造方法は、押出機から半溶融状態で押し出された合成樹脂帯材５１を成形軸の周面に螺旋状に巻回し、その巻回の際に、先に巻回した合成樹脂帯材５１の縁部に対し後から巻回した合成樹脂帯材５１の縁部が重なり合うようにして合成樹脂帯材５１を供給することによりまず円筒状の管５２を形成し、次に、その管５２の外面に中実の線材５３を別の押出機から押し出して螺旋状に巻回し、管５２に融着させる（例えば、特許文献１参照）。

このような構成の合成樹脂管５０によれば、管５２の保形性と耐圧強度を高めることができる。
特開２００５−１９５１３０号公報（図２）

しかしながら、上記合成樹脂管５０では中実線材５３が管５２全体にわたって螺旋状に巻回されているため、耐圧強度を高めることができる反面、重量が増加して取り扱いが不便になる。

一方、上記合成樹脂管５０の軽量化を図るため、中実線材５３に代えて山形断面に成形した突条を管外周面に螺旋状に巻回したコルゲート管も知られている。ところが、この種のコルゲート管では管の外面に凹凸が顕著に現れるため、ホースとしては利用しづらい。また、各種ローラを用いて突条を成形しながら管に融着させなければならず、製造装置が複雑になる。

本発明は以上のような従来の合成樹脂管における課題を考慮してなされたものであり、必要な耐圧強度を確保しつつ軽量化を図ることができる耐圧ホースおよびその製造方法を提供するものである。

本発明の耐圧ホースは、中空に成形された硬質合成樹脂芯材を任意ピッチで螺旋状に巻回した螺旋状芯部と、螺旋状芯部の内壁および外壁のいずれか一方または両方に、螺旋状芯部の各隣接する硬質合成樹脂芯材に架設した状態で設けられる軟質合成樹脂からなる管部とを有することを要旨とする。

上記耐圧ホースにおいて、中空に成形された硬質合成樹脂芯材の断面輪郭は、例えば三角形状または半円状に形成することができる。

上記耐圧ホースにおいて、螺旋状芯部の内壁側に設けられる管部と当接する部分の硬質合成樹脂芯材に平坦部を有することが好ましい。それにより、硬質合成樹脂芯材を管部に対して安定した状態で設けることができる。

上記耐圧ホースにおいて、管部に補強材を埋設または付設すれば管部の肉厚を減少させることが可能になりより軽量化が図れる。

上記耐圧ホースにおいて、硬質合成樹脂芯材に補強用の充填剤を含むことができる。充填剤を配合することで、芯材を中空にしたことによる強度低下をカバーすることができる。

本発明の耐圧ホースの製造方法は、上記構成を有する耐圧ホースの螺旋状芯部の成形にあたり、筒状の樹脂通路の略中心にエアー通路を配置した金型を用い、溶融樹脂および圧力が制御されたエアーをそれぞれの通路に供給することにより中空の硬質合成樹脂芯材を押出し成形し、この押出し成形された半溶融状態の硬質合成樹脂芯材の先端部を封止して芯材内の圧力を一定に保持するとともに、硬質合成樹脂芯材を任意ピッチで螺旋状に巻回することにより螺旋状芯部を形成することを要旨とする。

上記耐圧ホースの製造方法において、管部を二層に分けて成形するとともに、各層の間に補強材を挟み込むことができる。

上記耐圧ホースの製造方法において、螺旋状芯部の内壁側に設けられる管部と当接する部分の硬質合成樹脂芯材に平坦部を形成することが好ましい。

なお、本発明において螺旋状芯部を形成する硬質合成樹脂としては、ポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂等に強化剤を添加したものを使用することができ、管部を形成する軟質合成樹脂としてはポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂等、熱可塑性エラストマー等に可塑剤を添加したものを使用することができる。

また、本発明において補強材とは、配糸盤より複数の補強糸を供給することによって耐圧ホース製造時に編み込まれたものであってもよく、予め編み状に成形された補強糸であってもよい。補強糸としてはポリエステル、ポリアミド、ビニロン、アラミド等を使用することができる。

また、本発明において補強用の充填剤としてはタルク，炭酸カルシウム等を使用することができる。

本発明の耐圧ホースおよびその製造方法によれば、必要な耐圧強度を確保しつつ軽量化を図ることができるという長所を有する。

以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。

〈 耐圧ホースの構成 〉
図１は本発明に係る耐圧ホースの構成について一部断面を用いて示したものである。

同図において耐圧ホース１は、合成樹脂管（管部）２と、この合成樹脂管２の外周面に所定の間隔（管軸方向に）を空けて巻回けされる中空芯材（硬質合成樹脂芯材）３とを有している。

上記合成樹脂管２はポリオレフィン系エラストマー、例えばポリプロピレンに軟化剤として熱可塑性エラストマーを配合したものからなり、後述する押出機から帯状に押し出し成形された帯材を成形軸に対し螺旋状に巻き付ける周知の方法によって管状に形成されている。

また、図１のＡ部を拡大した図２に示すように、成形軸に巻き付ける際には、先に巻回した帯材２ａ_１の縁部２ｂ_１に対し、後から巻回した帯材２ａ_２の縁部２ｃ_１が重なり合うようにして帯材２ａ_１，２ａ_２，２ａ_３……を供給することにより円筒状の管壁２ｄを形成している。

合成樹脂管２の外周面２ｅに形成される各中空芯材３は、ポリオレフィン系エラトマー、例えばポリプロピレンに増強剤としてタルク（充填剤）を配合したものからなり、合成樹脂管２の成形と同時にその合成樹脂管２の外周面２ｅに巻回される。

上記中空芯材３は、合成樹脂管２成形用の押出機とは別の押出機（後述する）から中空状態で且つ半溶融状態で押し出され、合成樹脂管２に巻回されることによってその合成樹脂管２の外周面に融着され螺旋状芯部Ｓｐ（図１参照）を構成する。

中空芯材３を半溶融状態で中空構造にすると、合成樹脂管２の外周面２ｅに巻回する際にその中空構造を維持することが極めて難しい。そこで、中空構造の芯材を形成する場合、従来は芯材の内部に型材を挿入し、その型材とともに芯材を合成樹脂管の外面に巻回し、芯材が冷却され硬化してからその型材を芯材から抜き取るなどして中空構造を得ていた。

しかしながら、このように型材を抜き取ってさらに次の成形に利用する製造方法では、耐圧ホースの製造速度を高めるのに限界があり、製造工程も多くなる。

これに対し、本発明の耐圧ホース１の製造方法では、合成樹脂管２の成形と同時に半溶融状態の中空芯材３を型材なしで巻回することに特徴がある。

〈 耐圧ホースの製造装置 〉
図３は本発明に係る耐圧ホース１の製造装置を示したものである。

同図において、１０は帯材２ａを成形するための第１押出機である。

この第１押出機１０にはスリット状吐出口が水平方向に形成された成形ダイ１１が備えられており、その成形ダイ１１から帯状に押し出し成形された半溶融状態の帯材２ａはローラ１２を介して成形軸１３に巻回される。

成形軸１３は、複数本の中空軸を管軸方向から見て円周上に配列するとともに、管軸方向には平行に配置することによって籠状に構成した従来公知のものであり、各中空軸は、成形軸１３の軸心に配置され回転力が伝達される支軸に対し傾斜した状態で配置されている。したがって、成形軸１３に対して帯材２ａを供給していくと、供給された帯材２ａは成形軸１３の中空軸に巻き取られて螺旋状に巻回される。

一方、第１押出機１０の下流側（耐圧ホース１進行方向において）は中空芯材３を成形するための第２押出機１４が配置されている。

この第２押出機１４には成形ダイ１５が備えられており、その成形ダイ１５から筒状に押し出された半溶融状態の中空芯材３はローラ１６を介して合成樹脂管２の外周面に螺旋状に巻回されていく。

上記成形ダイ１５にはエアー供給源としての例えばコンプレッサ（図示しない）がエアー供給管１７を介して接続されており、圧力の制御されたエアーを成形ダイ１５に導入するようになっている。なお、図中１８はエアー供給流路を開閉するためのバルブである。

図４は上記成形ダイ１５の内部構成を示したものである。

同図において、成形ダイ１５は中空構造の本体１５ａと、その本体１５ａ内に配置されるマンドレル１５ｂと、このマンドレル１５ｂをダイ本体１５ａ内に固定するためのスパイダ１５ｃを有し、ダイ本体１５ａの内壁１５ｄとマンドレル１５ｂ外面との間に形成されるギャップＳは溶融樹脂Ｒが矢印Ｂ方向に流れる樹脂通路となっている。

マンドレル１５ｂの中心にはエアー通路１５ｅが形成されている。このエアー通路１５ｅの一方はスパイダ１５ｃとダイ先端部１５ｆを貫通してエアー供給管１７と連通し、他方は成形ダイ１５先端に形成されているノズル１５ｇの先端で開口している。

図５はそのノズル１５ｇの端面を示したものである。

ノズル１５ｇの略中心に三角状のエアー導入筒１５ｈが配置され、ノズル内壁１５ｉとエアー導入筒１５ｈとの間に三角形状の樹脂吐出口１５ｊが形成されている。そして上記エアー導入筒１５ｈの中心に断面円形のエアー通路１５ｅが形成されている。なお、樹脂吐出口１５ｊはその一辺を下側且つ水平にして配置されている。

〈 耐圧ホースの製造方法 〉
次に、図３に示した製造装置による耐圧ホース１の製造方法について説明する。

第１押出機１０から帯材２ａを押し出し成形し、先に説明したように、巻回される帯材２ａの縁部が重なり合うようにしてその帯材２ａを成形軸１３に供給することにより合成樹脂管２を形成していく。

この合成樹脂管２の成形と同時に第２押出機１４から中空芯材３を押し出し、その中空芯材３を合成樹脂管２の外周面に螺旋状に巻回していく。ただし、押し出される中空芯材３の先端は押し潰しておき、エアーの漏れを封じておく。

それにより、第２押出機１４から押し出される中空芯材３内には常に所定の圧力が作用していることになり、中空芯材３を合成樹脂管２に巻回する過程においても中空構造は保持される。

また、中空芯材３には上述したように増強剤としてタルクを配合しているため、内部に所定の圧を作用させても中空芯材３の輪郭が崩れることなく断面形状は三角形に保持される。

このようにして断面形状が三角形に保持された状態で押し出される中空芯材３は、第１押出機１０から押し出された半溶融状態の合成樹脂管２の外周面に巻回され、互いに接触する部分は融着し一体化される。

また、中空芯材３において三角形の底辺が平坦部Ｆｌ（図２参照）を構成しており、合成樹脂管２の外周面に接触するように中空芯材３を合成樹脂管２に供給しているため、中空芯材３は極めて座りの良い状態で合成樹脂管２に融着する。一方、合成樹脂管２に融着していない部分の中空芯材３は合成樹脂管２の外周側に向けて鋭角をなしているため、最小曲げ半径（中心半径）を小さくすることができる。

上記中空芯材３が巻回された合成樹脂管２は、次いで冷却水によって徐冷され、さらに冷却用の水槽に浸漬されることによって硬化が完了する。

図６は上記製造方法によって製造された耐圧ホース断面構造の要部を示したものであり、断面三角形の中空芯材３の内部に三角形の筒穴Ｃが形成されている。

〈 耐圧ホースにおける中空芯材の変形例 〉
耐圧ホースにおける中空芯材３は、例えば使用環境や要求される耐圧強度に応じてその断面形状を変えることができる。

図７および図８は中空芯材３の変形例を示したものである。なお、以下に示す各図において同じ構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。

図７に示す中空芯材２０は、エアー導入筒の断面形状を円形にすることにより、輪郭が三角形で内部に円形の筒孔Ｄを有するものである。

図８に示す中空芯材２１は、ノズルにおける樹脂吐出口の断面形状を略半円形にすることにより、輪郭が略半円形で内部に円形の筒孔Ｅを有するものである。

〈 耐圧ホースにおける合成樹脂管の変形例 〉
また、本発明の耐圧ホース１は、中空芯材３の変形例を含む以外に合成樹脂管２についてもその肉厚を変えた変形例を含むことができる。

図９に示す耐圧ホース１は、中空芯材３が螺旋状に巻回されている間隔Ｌの範囲について合成樹脂管２２を円弧状に減肉したものである。このような構成の耐圧ホース１によれば、図６〜図８に示した耐圧ホース１に比べ可撓性をより高めることができるという利点がある。

図１０に示す耐圧ホース１は、円形の筒孔を有する中空芯材２０を螺旋状に巻回し、図９と同様に、合成樹脂管２２を円弧状に減肉したものである。

図１１に示す耐圧ホース１は、断面形状が略半円形の中空芯材２１を螺旋状に巻回し、中空芯材２１の間隔Ｌ′について合成樹脂管２２の肉厚を薄く形成したものである。

上述した各実施形態では、合成樹脂管２（または２２）の外周面に中空芯材３（または２０，２１）を螺旋状に巻回したが、図１２に示すように、中空芯材３を予め螺旋状に巻回し、その外側から帯材２ａを供給し螺旋状に巻回することにおって合成樹脂管２３を形成することもできる。

この場合、合成樹脂管２３は中空芯材３の輪郭に沿って巻き付けられるため中空芯材３と確実に接着される。また、合成樹脂管２３の内側に中空芯材３を配置すれば湾曲して曲がりやすくなるという利点がある。

図１３に示す耐圧ホース１は、図１２に示した中空芯材３を中空芯材２０に変えたものであり、図１４に示す耐圧ホース１は、同じく中空芯材３を中空芯材２１に変えたものである。

〈 耐圧ホースにおける合成樹脂管の補強 〉
図１５〜図１７は、合成樹脂管２に補強材を埋設して合成樹脂管２を補強したものである。

図１５に示す耐圧ホース１では、帯材２ａを螺旋状に巻回してまず、合成樹脂管２の内壁を構成する第一層２ｆを形成し、次に、この第一層２ｆの外面に補強材としての補強糸２４を付設している。

具体的には、図示しない配糸盤の複数のボビンから供給される例えばポリエステル、ポリアミド、ビニロン、アラミド等からなる補強糸２４を、第一層２ｆの回転速度よりも速い速度と遅い速度で巻回し、それにより、第一層２ｆの外面に補強糸２４をネット状に編み込む。

このようにネット状に編み込まれた補強糸２４の上からさらに第一層２ｆの成形方法と同じ方法で第二層２ｇを巻回し、補強糸２４を第一層２ｆおよび第二層２ｇで挟み込んだサンドイッチ構造の合成樹脂管２を形成する。

このようにして形成された合成樹脂管２の外面に、上記したように中空芯材３を管軸方向に所定のピッチで螺旋状に巻回する。

このように合成樹脂管２中にネット状の補強糸２４を埋設して補強すれば、同等の偏平強度を確保しながら合成樹脂管２の厚みを薄くすることが可能になる。

図１６に示す耐圧ホース１は中空芯材３を中空芯材２０に変え、合成樹脂管２を補強糸２４で補強したものである。

図１７に示す耐圧ホース１は、中空芯材３を断面略半円の中空芯材２１に変え、合成樹脂管２を補強糸２４で補強したものである。

なお、合成樹脂管２を補強するにあたり上記実施形態では合成樹脂管２を第一層２ｆと第二層２ｇからなる２層構造としたが、これに限らず、合成樹脂管２の内側または外側に、断面の一部が埋設される状態で補強糸２４を付設したものであってもよい。

〈 耐圧ホースに外管を付設した例 〉
図１８〜図２３に示した耐圧ホース３０は内管と外管を有し、それらの管の間に中空芯材を設けたものである。

図１８において、３１は上記した合成樹脂管２と同じ製造方法で形成される内管である。この内管３１の外周面に半溶融状態の中空芯材３を螺旋状に巻回し内管３１と融着させる。この内管３１および中空芯材３の外側からさらに半溶融状態の帯材を螺旋状に巻回することにより外管３２を形成する。それにより、内管３１と中空芯材３と外管３２がそれぞれ融着されて一体化される。ただし、内管３１と外管３２の肉厚の合計は、上記した合成樹脂管２の肉厚と同じかそれ以下に設定するものとする。

このような外管を有する耐圧ホース３０によれば、耐圧ホース３０に曲げ力が加わった場合に、外管３２において中空芯材３間に形成されている湾曲部Ｆ全体がその曲げ力を分散させるように機能するため、曲げ力に対して対抗性を持たせることができる。

また、中空芯材３の内側、外側をそれぞれ合成樹脂管で被覆しているため、耐圧ホース３０の内側では流路抵抗を小さくすることができ、外側では配管時等の引き込み抵抗を小さくすることができるという利点がある。

図１９は図１８に示した耐圧ホース３０の変形例であり、三角形の筒孔Ｃを有する中空芯材３を円形筒孔Ｄを有する中空芯材２０に変えたものである。

図２０は同じく中空芯材３を断面略半円形の中空芯材２１に変えたものである。

図２１は、図１８に示した内管３１を第一層３１ａおよび第二層３１ｂからなる二層で構成し、それらの層の間に補強糸２４をメッシュ状に編み込んで補強したものである。この構成によれば、内管３１の肉厚を薄くしてさらに軽量化が図れる。

図２２および図２３は図２１の変形例であり、図２２は中空芯材３を中空芯材２０に変えたものであり、図２３は中空芯材３を中空芯材２１に変えたものである。

なお、中空芯材の断面輪郭は上記以外に矩形、方形であってもよい。

また、上記した各実施形態において合成樹脂管２、２２、２３、３１、外管３２、補強糸２４をそれぞれ透明または透光性を有する素材で構成すれば、耐圧ホース内を流れる流体を目視で確認することができ、例えば食品製造ラインでも好適に使用することができる。

また、合成樹脂管２，２２，２３，３２は上記実施形態では帯材を螺旋状に巻回することにより管に成形したが、これに限らず、押出成形機から筒状に押し出し成形された管で構成することもできる。

また、上記各実施形態に示される耐圧ホースは、土木工事における泥水の吸圧送用として、水、食料品、油、製造中間物である流体の輸送用として、樹脂ペレットやセメント等の粉粒体の吸圧送用として、また、穀物の吸圧送用として適用することができる。

本発明に係る耐圧ホースの構成を示す一部切欠きを有する側面図である。 図１のＡ部拡大断面図である。 耐圧ホース製造装置の構成図である。 図３に示す成形ダイの内部構成を示す断面図である。 図４に示すノズル先端の端面図である。 図３の製造装置によって製造された耐圧ホースの要部断面図である。 耐圧ホースにおける中空芯材の変形例を示す図６相当図である。 耐圧ホースにおける中空芯材の変形例を示す図６相当図である。 耐圧ホースにおける合成樹脂管の変形例を示す図６相当図である。 耐圧ホースにおける合成樹脂管の変形例を示す図６相当図である。 耐圧ホースにおける合成樹脂管の変形例を示す図６相当図である。 耐圧ホースにおける中空芯材の外側に合成樹脂管を設けた図６相当図である。 中空芯材の外側に合成樹脂管を設けた耐圧ホースの変形例を示す図１２相当図である。 中空芯材の外側に合成樹脂管を設けた耐圧ホースの変形例を示す図１２相当図である。 耐圧ホースにおける合成樹脂管の補強例を示す図６相当図である。 耐圧ホースにおける合成樹脂管の補強例を示す図６相当図である。 耐圧ホースにおける合成樹脂管の補強例を示す図６相当図である。 耐圧ホースに外管を備えた構成を示す図６相当図である。 外管を備えた耐圧ホースの変形例を示す図１８相当図である。 外管を備えた耐圧ホースの変形例を示す図１８相当図である。 図１８の内管の補強例を示す図１８相当図である。 補強された内管を有する耐圧ホースの変形例を示す図１８相当図である。 補強された内管を有する耐圧ホースの変形例を示す図１８相当図である。 従来の耐圧ホースの構成を示す一部切欠きを有する側面図である。

符号の説明

１ 耐圧ホース
２ 合成樹脂管（管部）
２ａ 帯材
２ｂ，２ｃ 縁部
２ｄ 管壁
２ｅ 外周面
３ 中空芯材（硬質合成樹脂芯材）
Ｆｌ 平坦部
Ｓｐ 螺旋状芯部
１０ 第１押出機
１１ 成形ダイ
１２ ローラ
１３ 成形軸
１４ 第２押出機
１５ 成形ダイ（金型）
１５ａ ダイ本体
１５ｂ マンドレル
１５ｃ スパイダ
１５ｄ 内壁
１５ｅ エアー通路
１５ｆ ダイ先端部
１５ｇ ノズル
１５ｈ エアー導入筒
１５ｉ ノズル内壁
１５ｊ 樹脂吐出口
１６ ローラ
１７ エアー供給管
１８ バルブ

Claims (7)

1. 中空に成形された硬質合成樹脂芯材を任意ピッチで螺旋状に巻回した螺旋状芯部と、
   上記螺旋状芯部の内壁および外壁のいずれか一方または両方に、上記螺旋状芯部の各隣接する上記硬質合成樹脂芯材に架設した状態で設けられる軟質合成樹脂からなる管部とを有することを特徴とする耐圧ホース。
2. 上記螺旋状芯部の内壁側に設けられる上記管部と当接する部分の上記硬質合成樹脂芯材に平坦部を有する請求項１記載の耐圧ホース。
3. 上記管部に補強材が埋設または付設されている請求項１または２記載の耐圧ホース。
4. 上記硬質合成樹脂芯材に補強用の充填剤が含まれている請求項１から３のいずれか１項に記載の耐圧ホース。
5. 請求項１に係る耐圧ホースの上記螺旋状芯部の成形にあたり、筒状の樹脂通路の略中心にエアー通路を配置した金型を用い、溶融樹脂および圧力が制御されたエアーをそれぞれの通路に供給することにより中空の硬質合成樹脂芯材を押出し成形し、
   この押出し成形された半溶融状態の硬質合成樹脂芯材の先端部を封止して芯材内の圧力を一定に保持するとともに、上記硬質合成樹脂芯材を任意ピッチで螺旋状に巻回することにより螺旋状芯部を形成することを特徴とする耐圧ホースの製造方法。
6. 上記管部を二層に分けて成形するとともに、各層の間に補強材を挟み込む請求項５記載の耐圧ホースの製造方法。
7. 上記螺旋状芯部の内壁側に設けられる上記管部と当接する部分の上記硬質合成樹脂芯材に平坦部を形成する請求項５または６に記載の耐圧ホースの製造方法。

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