JP2007170647A - ゴムホース - Google Patents

Abstract

【課題】内圧及び座屈に抵抗するための構成を簡単にすると共に、寿命に達したときの焼却処分や耐座屈層の形成を容易にすることができるゴムホースを提供する。
【解決手段】内側を流体が流れる内面ゴム層２と、補強コード層３とを備える。補強コード層３に内面ゴム層３を螺旋状に取り巻く二段の小径の補強コード４ａ、４ｂを埋設する。二段の補強コード４ａ、４ｂのホース中心軸方向に対する傾斜角度を６５°〜８５°に設定する。両段の補強コード４ａ、４ｂの傾斜方向を互いに交差するよう設定する。二段の補強コード４ａ、４ｂがねじれることなく内圧を受け持ちつつ、座屈に効果的に抵抗する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば生コンクリートの圧送に使用するよう、補強コードを埋設してなる補強コード層を備えたゴムホースに関するものである。

一般に、生コンクリートの打設に使用される先端ホースなどは、内側を流れる流体による内圧に対して補強されると共に、曲げ変形や負圧による座屈に対して補強されたゴムホースを使用することが多い。ここで、ゴムホースの座屈とは、ゴムホースが曲げ変形することや内圧が負圧になることによってゴムホースが楕円状に押し潰されたように変形する挙動である。

図３にゴムホースの断面構造の一例を示す。このゴムホースは、内側を生コンクリートなどの流体が流れる内面ゴム層１０１と、流体圧を受け持つ二層の耐圧層１０２と、座屈を防止してホース断面を円形に保つ耐座屈層１０３と、耐座屈層１０３を保護する二層のブレーカー１０４と、ホース表面を覆う外面ゴム層１０５とを内側からこの順に設けて構成されている。

耐圧層１０２は、補強コードをホース中心軸に対して傾斜させつつ周方向に配列してなり、二層の耐圧層１０２の補強コードの傾斜方向が互いに交差するよう設定されている。耐座屈層１０３は、中間ゴム１０６に太い硬鋼線１０７を埋設してなり、太い硬鋼線１０７が耐圧層１０２を螺旋状に取り巻いて座屈を防止する。螺旋状の硬鋼線１０７が内圧を受けることによるゴムホースのねじれは、耐圧層１０２の強度を十分に高めることによって防止される。ブレーカー１０４は、耐圧層１０２と同じ構成とされ、曲げ変形させたときに硬鋼線１０７が外面ゴム層１０５を突き破って飛び出すことを防止する。

なお、特許文献１には、内面ゴム層、耐圧層、耐座屈層、ブレーカー及び外面ゴム層を備え、油その他の流体の輸送に使用される補強ゴムホースが開示されている。
特開平５−３２２０７３

ところが、上記のゴムホースは、内圧を受け持つために耐圧層を設け、座屈を防止するために耐座屈層を設け、耐座屈層の硬鋼線の飛び出しを防止するためにブレーカーを設けるなど、求められる機能ごとに別の層を設けているので、層数が多くなり、その分、ゴムホースの製造コストが高くなると共に、肉厚が厚くなって重量も重くなる。

また、耐座屈層に太い硬鋼線を埋設したゴムホースは、その硬鋼線を切断しにくくかつ十分に焼却できないため、内面ゴム層が損耗して寿命に達したときの焼却処分が難しく、そのまま廃棄埋め立て処理されている。さらに、太い硬鋼線は、螺旋状に成型するのに多大な設備と工数を要すると共に、撥ね返りが強くて成型しにくい分、耐座屈層の形成を難しくする。

本発明は、内圧及び座屈に抵抗するための構成を簡単にすると共に、寿命に達したときの焼却処分や耐座屈層の形成を容易にすることができるゴムホースの提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るゴムホースは、内圧の変動によってホース中心軸方向に伸縮可能なゴムホースであって、内側を流体が流れる内面ゴム層と、この内面ゴム層を螺旋状に取り巻く二段の補強コードを埋設してなる補強コード層とを備えたものであり、二段の補強コードのホース中心軸方向に対する傾斜角度を６５°〜８５°に設定すると共に、両段の補強コードの傾斜方向を互いに交差するよう設定したものである。

この構成によれば、二段の補強コードの傾斜方向を互いに交差させるので、補強コード層がねじれることなく内圧を受け持ち、さらに、傾斜角度を６５°〜８５°に設定した二段の補強コードが効果的に座屈に抵抗する。これにより、補強コード層が内圧及び座屈に抵抗するので、ゴムホースの層数を少なくしてその構成を簡単にすることができ、さらに、その補強コードも小径に設定することができる。ここで、傾斜角度を６５°よりも小さくすると座屈を抑えにくくなり、傾斜角度を８５°よりも大きくすると、内圧を抑えにくくなる。

内圧の変動によってゴムホースがその中心軸方向に伸縮するので、生コンクリート打設用の先端ホースのように内圧が脈動する場合であっても、ゴムホースの伸縮によって内圧の変動を吸収することができる。内圧の変動によってゴムホースを伸縮させるには、コード傾斜角度を静止角度（５４°４４′）よりも大きく設定して、コード角度を変化させながらゴムホースを伸縮させればよく、コード傾斜角度を６５°〜８５°に設定すれば十分である。ここで、静止角度（５４°４４′）は、内圧の変動による角度変化のない補強コードの傾斜角度である。

また、コード傾斜角度を十分に大きく設定したゴムホースは、ホース中心軸方向に伸縮しやすく、かつ容易に曲げることができるため、コンクリート打設などの作業性を向上させることができる。なお、ゴムホースがその中心軸方向に伸びることによってコード傾斜角度が小さくなるが、その状態においても、補強コードは、座屈を十分に防止することができる程度の傾斜角度のままである。

二段の補強コードをホース厚さ方向に互いに間隔をあけて配置すれば、ゴムホースの伸縮や曲げ変形によって補強コードが角度変化するとき、両段の補強コード間に介在するゴムのせん断変形がクッションとなり、両段の補強コードの相対的な変位を吸収してゴムホースの耐久性を高めることができる。

補強コードの種類、コード径及びコードピッチは、ゴムホース径や内圧、曲げ変形の曲率半径などの要求特性によって適宜設定されるが、補強コードをコード径がφ０．５ｍｍ〜φ１．５ｍｍである単線のスチールコードとして、１．２５ｍｍ〜５ｍｍのコードピッチに設定すれば、実用上、内圧及び座屈に十分に抵抗させることができる。なお、φ０．５ｍｍ〜φ１．５ｍｍの単線のスチールコードは、成型しやすくかつ容易に切断及び焼却できる程度の太さである。

補強コードにゴムとの接着性を高める表面処理を施せば、補強コードを周囲のゴムと接着させて、ゴムホースを曲げ変形させたときの補強コードの飛び出しや、負圧が作用したときのゴムのみの潰れを防止することができるので、従来のゴムホースに設けられていたブレーカーを省略することができる。表面処理としては、ゴムとの接着性を高めるブラスメッキを例示できるが、他にも、ブロンズメッキや表面に凹凸を形成する処理、接着剤処理などを採用可能である。

補強コードを配置するには、内面ゴム層の外側に複数枚の未加硫ゴムシートを巻き付けながら、それらの間に補強コードを巻き付け介在させて、これを加硫成形することができるが、補強コードを未加硫ゴムで被覆した状態で内面ゴム層に螺旋状に巻き付ければ、複数枚の未加硫ゴムシートを巻き付ける工程を省略することができる。

さらに、複数条の補強コードを未加硫ゴムで被覆して内面ゴム層に螺旋状に巻き付けることにより、補強コードをより短時間で配置することができると共に、その条数の選択により、補強コードの傾斜角度を調節することもできる。

以上のとおり、本発明によると、補強コード層が内圧及び座屈の両方に抵抗するので、ゴムホースの層数を少なくしてその構成を簡単にすることができる。これにより、ゴムホースの製造コストを安くすると共に、ゴムホースの肉厚を薄くして重量を軽減し、コンクリート打設などの作業性を向上させることができる。また、その補強コードを小径にすることができるので、寿命に達したときの焼却処分や補強コード層の形成を容易にすることができる。

以下、本発明に係るゴムホースを実施するための最良の形態について、図面を用いて説明する。図１は本発明に係るゴムホースを示す図であり、（ａ）は軸方向断面図、（ｂ）は要部断面図である。

ゴムホース１は、内圧の変動によってホース中心軸方向に伸縮可能とされ、例えば圧送ポンプに接続されて生コンクリートなどの流体の圧送に使用される先端ホースであり、内側を流体が流れる管状の内面ゴム層２と、流体による内圧を受け持つと共に、ホース断面を円形に保つよう曲げ変形や負圧による座屈を防止する補強コード層３とから構成されている。

補強コード層３は、内面ゴム層２を螺旋状に取り巻く二段の補強コード４ａ、４ｂを周囲のゴム５に埋設及び接着してなり、二段の補強コード４ａ、４ｂのホース中心軸に対する傾斜方向が互いに交差するよう設定されている。二段の補強コード４ａ、４ｂは、ホース厚さ方向に互いに間隔（ａ）を空けて配置され、ホース中心軸に対する傾斜角度（β、−β）が６５°〜８５°の範囲内で、望ましくは７０°〜８０°に設定されて、静止角度（５４°４４′）よりも大きくされている。

補強コード４ａ、４ｂは、ゴム５との接着性を高めるブラスメッキが施された単線のスチールコードとされ、そのカーボン量が０．４％〜０．９％程度、コード径がφ０．５ｍｍ〜φ１．５ｍｍ程度とされて、１．２５ｍｍ〜５ｍｍ程度のコードピッチ（ｐ）で螺旋状に形成される。ここで、１．２５ｍｍ〜５ｍｍのコードピッチ（ｐ）は、２本／ｃｍ〜８本／ｃｍの本数密度に相当する。なお、補強コード４ａ、４ｂは、ゴム５との接着性を高めるための接着剤を塗布したものなどであってもよい。

補強コード４ａ、４ｂの傾斜角度（β、−β）、間隔（ａ）、コード径及びコードピッチ（ｐ）は、補強コード４ａ、４ｂの５°以上の角度変化を可能とするよう設定するのがよい。これにより、内圧が脈動するような場合、ゴムホース１が内圧の変動によってホース中心軸方向に伸縮し、内圧の変動を吸収する。

ゴム５は、そのゴム硬さ（Ｈｓ）を硬めである７０〜８５に設定されて、補強コード４ａ、４ｂの間に介在し、補強コード４ａ、４ｂと一体となって座屈に抵抗すると共に、そのせん断変形によって補強コード４ａ、４ｂの相対的な変位を吸収する。ここで、ゴム硬さは、ＪＩＳ Ｋ ６３０１に規定されたスプリング式Ａ型試験機により定義される硬さである。ゴム５のうち、外側の補強コード４ｂよりも外側の部位は、その厚さ（ｔ）を例えば１ｍｍ程度に設定され、ホース表面を被覆する外面ゴム層として機能する。

次に、補強コード４ａ、４ｂを配置する様子を説明する。図２は補強コードを巻き付ける様子を示す断面図である。まず、複数条の補強コード４ａ、４ｂと未加硫ゴム６とを同時押し出しすることにより、例えば５〜２０程度の条数の補強コード４ａ、４ｂを未加硫ゴム６で被覆してなる幅２５ｍｍの帯状のトッピングユニット７ａ、７ｂを構成する。なお、平行に並べた複数条の補強コード４ａを接着ゴムで被覆し、これに未加硫ゴム６をトッピングして帯状のトッピングユニット７ａ、７ｂを構成することもできる。

次いで、図２に示すように、一段目のトッピングユニット７ａを内面ゴム層２の周りに螺旋状に巻き付けて、一段目の補強コード４ａを配置し、その周りに二段目のトッピングユニット７ｂを螺旋状に巻き付けて、二段目の補強コード４ｂを配置する。その際、一段目のトッピングユニット７ａをホース中心軸方向一側から他側（図２における右側から左側）に向けて巻き付け、進行方向だけを反転させて二段目のトッピングユニット７ｂを一段目のトッピングユニット７ａと同一方向に巻き付けることにより、補強コード４ａ、４ｂのホース中心軸に対する傾斜方向を互いに交差させる。

ここで、トッピングユニット７における補強コード４ａ、４ｂの条数及びピッチ（ｐ）を調節することにより、ホース中心軸に対する傾斜角度（β、−β）を所望の角度に設定することができる。なお、三枚の未加硫ゴムシートを巻き付けながら、その間に補強コード４ａ、４ｂを介在させることもできる。

上記構成によれば、二段の補強コード４ａ、４ｂをその傾斜方向を互いに交差させて配置するので、螺旋状の補強コード４ａ、４ｂに内圧が作用することによるねじれが生じず、補強コード層３が内圧及び座屈の両方に抵抗することができる。これにより、ゴムホース１の層数を少なくしてその構造を簡単にすると共に、その肉厚を薄くしてゴムホース１の軽量化を図ることができる。

二段の補強コード４ａ、４ｂを交差させ、特に、補強コード４ａ、４ｂとして硬鋼線の単線を使用するので、補強コード層３の内圧及び座屈に対する抵抗が大きく、そのコード径を小径に設定することができる。さらに、小径の補強コード４ａ、４ｂが周囲のゴム５に接着しているので、使用済み製品を一般の破砕機で簡単に切断することができ、焼却により補強コード４ａ、４ｂを灰分にすることができる。

補強コード４ａ、４ｂのホース中心軸に対する傾斜角度（β）を６５°〜８５°の大きい角度に設定するので、ゴムホース１がその中心軸方向に伸縮しやすく、かつ曲げ変形しやすい。このゴムホース１の変形しやすさが、ゴムホース１の軽量化が図れることに加味されるので、例えばゴムホース１を生コン打設用先端ホースとして用いる場合、人力による生コンクリート打設の作業性を高めることができる。

さらに、傾斜角度（β）が静止角度（５４°４４′）よりも十分に大きいので、内圧の変動によってゴムホース１が伸縮し、内圧の脈動を吸収して生コンクリート打設などの作業性を高めることができる。

補強コード４ａ、４ｂの傾斜角度（β）が変化して小さくなることにより、座屈に対する抵抗が低下するが、例えば、７０°に設定された傾斜角度（β）が内圧によって６５°に変化したとしても、十分な座屈性能を保持することができる。また、ゴムホース１の伸縮や曲げ変形により、補強コード４ａ、４ｂのコード角度が変化して二段の補強コード４ａ、４ｂ間に介在するゴム５がせん断変形するが、補強コード４ａ、４ｂの間隔（ａ）を十分な大きさに設定することにより、両コード間の変位を吸収するクッションとすることができる。

補強コード４ａ、４ｂのコードピッチ（ｐ）やコード径を調整することにより、ゴムホース１を所望の性能に設定することができる。また、補強コード４ａ、４ｂがゴム５と接着しているので、内面ゴム層及び外面ゴム層が摩耗しても、補強コード４ａ、４ｂが飛び出すことがない。

次に、本発明に係るゴムホースと従来のゴムホースとを比較する。いずれのゴムホースも、内径がφ７６ｍｍであり、内面ゴム層２は、ゴム硬さ（Ｈｓ）が６０の天然ゴムで、その厚さが３ｍｍである。

本発明のゴムホースである発明品は、内面ゴム層２の外側に、補強コード４ａ、４ｂに未加硫ゴム６をトッピングしてなるトッピングユニット７ａ、７ｂを二段に巻き付け、これらを加硫成形したものである。補強コード４ａ、４ｂは、コード径がφ０．８ｍｍで引張強度が１２００Ｎである硬鋼線（単線）にブラスメッキを施したものであり、周囲のゴム５に加硫接着される。未加硫ゴム６は、ゴム硬さ（Ｈｓ）が７０の天然未加硫ゴムである。

一段目（内側）のトッピングユニット７ａは、ホース中心軸に対する傾斜角度（β）を７５°に設定して内面ゴム層２の外側に巻き付けるものであり、幅が８５ｍｍで、補強コード４ａの条数が２１条、厚さが２．６ｍｍである。二段目（外側）のトッピングユニット７ｂは、ホース中心軸に対する傾斜角度（−β）を−７５°に設定してトッピングユニット７ａの外側に巻き付けるものであり、その幅は、外側に巻き付ける分、トッピングユニット７ａよりも幅広の８８ｍｍである。トッピングユニット７ｂの補強コード４ｂの条数は２２条、厚さは２．６ｍｍである。これにより、補強コード４ａ、４ｂは、そのコードピッチ（ｐ）が４ｍｍ、本数密度が２．５本／ｃｍで、その引張強度が３０００Ｎ／ｃｍに設定される。ゴムホース１の肉厚は８．２ｍｍである。

従来品は、内面ゴム層２の外側に、耐圧層を構成する二枚のプライを巻き付け、その外側に中間ゴムを構成する未加硫ゴムシートを巻き付けると共に、螺旋状の硬鋼線を配置し、その外側に、ブレーカーを構成する二枚のプライ及び外面ゴム層を構成する未加硫ゴムシートを巻き付け、これらを加硫成形したものである。

耐圧層及びブレーカーを構成するプライは、ナイロンコードにトッピングゴムをトッピングしたものであり、ホース中心軸に対する傾斜角度を７５°に設定すると共に、一対のプライの傾斜方向を互いに交差させて巻き付けられる。このプライは、厚さが１．０ｍｍ、幅が８５ｍｍ、ナイロンコードの本数密度が８本／ｃｍで、引張強度が１２００Ｎ／ｃｍである。ナイロンコードは、そのコード径が０．５ｍｍで、引張強度が１５０Ｎである。トッピングゴムは、ゴム硬さ（Ｈｓ）が７０の天然未加硫ゴムである。

中間ゴムは、ゴム硬さ（Ｈｓ）が６０の天然ゴムであり、その厚さが２．６ｍｍである。硬鋼線は、コード径がφ２．６ｍｍで、コードピッチが１７ｍｍであり、中間ゴムに非接着に埋設される。外面ゴム層は、ゴム硬さ（Ｈｓ）が６０の天然ゴムであり、その厚さが２ｍｍである。ゴムホースの肉厚は１１．６ｍｍである。

発明品及び従来品を曲げてその挙動を調べたところ、発明品は、曲げ半径が２００ｍｍのとき、塑性変形することなく、かつ使用可能な程度の変形を生じた。従来品は、曲げ半径が３００ｍｍのとき、わずかに変形を生じ、曲げ半径が２００ｍｍのとき、硬鋼線の塑性変形に至る座屈を生じた。なお、発明品及び従来品のいずれも、５％伸びの繰り返しに対して、内面ゴム層２の平均的な寿命である１００時間の運転に相当する２０万回を上回る３０万回の繰り返しに耐えることができ、真空吸引による負圧に対して、−１ＭＰａの負圧に耐えることができた。

なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、適宜変更を加えることができる。例えば、トッピングユニット７ａ、７ｂは、複数条の補強コード４ａ、４ｂを未加硫ゴム６で被覆したものに限らず、一条の補強コード４ａ、４ｂを未加硫ゴム６で被覆したものであってもよい。また、補強コード４ａ、４ｂは、単線のスチールコードに限らず、他のコードを採用することもできる。

本発明に係るゴムホースを示す図であり、（ａ）は軸方向断面図、（ｂ）は要部断面図 補強コードを巻き付ける様子を示す断面図 従来のゴムホースの断面図

符号の説明

１ ゴムホース
２ 内面ゴム層
３ 補強コード層
４ａ、４ｂ 補強コード
５ ゴム
６ 未加硫ゴム
７ａ、７ｂ トッピングユニット

Claims (7)

1. 内圧の変動によってホース中心軸方向に伸縮可能なゴムホースであって、
   内側を流体が流れる内面ゴム層と、該内面ゴム層を螺旋状に取り巻く二段の補強コードを埋設してなる補強コード層とを備え、
   前記二段の補強コードは、ホース中心軸方向に対する傾斜角度が６５°〜８５°に設定されると共に、両段の補強コードの傾斜方向が互いに交差するよう設定されたことを特徴とするゴムホース。
2. 前記二段の補強コードは、ホース厚さ方向に互いに間隔をあけて配置されたことを特徴とする請求項１に記載のゴムホース。
3. 前記補強コードは、コード径がφ０．５ｍｍ〜φ１．５ｍｍである単線のスチールコードとされ、１．２５ｍｍ〜５ｍｍのコードピッチに設定されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のゴムホース。
4. 前記補強コードは、ゴムとの接着性を高める表面処理が施されたとされたことを特徴とする請求項１、２又は３に記載のゴムホース。
5. 前記補強コードは、前記表面処理としてのブラスメッキが施されたことを特徴とする請求項４に記載のゴムホース。
6. 前記補強コードは、未加硫ゴムで被覆されて前記内面ゴム層に螺旋状に巻き付けられたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のゴムホース。
7. 前記補強コードは、複数条とされたことを特徴とする請求項６に記載のゴムホース。

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