JP2008213155A - 繊維補強ホース - Google Patents

Abstract

【課題】従来に増して更に高い耐熱性，耐圧性，耐久性を有する繊維補強ホースを提供する。
【解決手段】ゴム内層及びゴム外層と、それらゴム内層及びゴム外層の間の、補強糸を用いて構成した繊維補強層とを有する積層構造の繊維補強ホースにおいて、モノフィラメント（単長繊維）１９を引き揃え束ねて成るモノフィラメント群２０に、繊維長が５５ｍｍ以下の短繊維２２をモノフィラメント１９の配列に対し交差させる状態に且つ短繊維２２がモノフィラメント群２０から突き出す状態に絡ませたものを撚り合せ、短繊維２２を固定化したフィラメント糸から成る原糸２４を少なくとも１本用いて繊維補強層における補強糸を構成する。
【選択図】 図２

Description

この発明は、ゴム内層とゴム外層との間に繊維補強層を有する繊維補強ホースに関し、特に繊維補強層に特徴を有するものに関する。

従来より、ゴム内層及びゴム外層と、それらゴム内層及びゴム外層の間の、補強糸を用いて構成した繊維補強層とを有する積層構造の繊維補強ホースが自動車用ホースその他に広く用いられている。
かかる繊維補強ホースにおいて、繊維補強層を構成する補強糸の強度，耐摩耗性，ゴム層との接着性は繊維補強ホースにおける耐圧性，耐久性，耐熱性を左右する重要な因子である。

例えば補強糸の強度が小さければホースの耐圧性（破裂圧）が低くなり、また補強糸の耐摩耗性が低ければホース内部を流通する流体からの繰返し加圧や振動、即ちホースに加わる動的負荷により補強糸同士の摩擦によって補強糸が擦り切れ易く、その結果として耐圧性とともに耐久性が低下する。

また補強糸の接着性、特に補強糸を接着剤で接着処理してゴム層と接着したものにあっては、温度が高くなると接着剤による化学的な結合力が低下するために補強糸及びゴム層間の接着力が低下し、その結果補強糸が動的負荷時等にゴム層から接着剥離して糸ずれを生じるようになり、耐圧性，耐久性が低下する。即ち耐熱性の低いものとなる。

従来、かかる繊維補強ホースにおける補強層の補強糸として、一般に(ａ)フィラメント糸，(ｂ)接着剤コーティングしたフィラメント糸(ｃ)スパン糸（ステープル糸）等が用いられていた。
ここで(ａ)のフィラメント糸は、繊維長の長い単繊維（モノフィラメント）を多数（例えば１０００〜２０００本程度）引き揃えて束としたものに撚りをかけたものであり、(ｂ)の接着剤コーティングしたフィラメント糸は、フィラメント糸の表面に接着剤を塗布処理したものである。
また(ｃ)のスパン糸は、綿状態の短繊維を引き出しながらこれを紡ぐことによって連続した長い糸としたものである。

これらの補強糸にあって、(ａ)のフィラメント糸は高強度を有しているものの毛羽立ちが無いためにゴム層との一体性（接着性）が得られ難い問題があり、そのため動的負荷がかかったときに上記の糸ずれを生じ易いため、耐圧性、耐久性、シール性が悪化する問題がある。

(ｂ)の接着剤コーティングしたフィラメント糸は、この欠点を改善するためにフィラメント糸の表面に接着剤の塗布処理を行って、接着剤による接着にてゴム層との固着を行うようになしたものである。
しかしながらこの接着剤による接着力は温度に対して依存性が高く、高温の下では接着剤による化学結合力が低下して接着剥離を生じ易く、接着信頼性が乏しい問題がある。

一方(ｃ)のスパン糸は、毛羽立ちが多いために投錨効果（毛羽がゴム層の中に埋まり込む）によってゴム層との一体性（接着性）が得られ易いが、このスパン糸は、糸を構成する繊維が１本に繋がっているものではなく、撚り合せにより１本の糸を成しているに過ぎないものであるため、引張強度が小さい問題がある。
そこで補強糸の強度を強くするためには太い糸を用いなければならないといった制約がある。

以上のように(ａ)〜(ｃ)の補強糸はそれぞれに問題があり、そこで(ａ)のフィラメント糸を意図的に毛羽立たせたものが下記特許文献１において提案されている。
この糸はスパナイズド糸と称されるもので、モノフィラメントを多数引き揃え束ねた状態で張力をかけることにより、各モノフィラメントを約６０ｃｍほどの長さで任意の位置で破断（牽切）し、更にこれを撚り合せて糸としたもので、その破断により所定の毛羽立ちを有するものである。

このスパナイズド糸は、(ａ)のフィラメント糸と、(ｃ)のスパン糸との両方の長所を有するものであるが、このスパナイズド糸は(ａ)のフィラメント糸における各モノフィラメントを任意の位置で破断して得られるものであることから、当然ながらその強度は(ａ)のフィラメント糸よりも劣るものであり、従ってこの補強糸を用いた繊維補強ホースは耐圧性において(ａ)，(ｂ)のフィラメント糸を用いた繊維補強ホースに比べて劣るものとなる。

またこのスパナイズド糸は、スパナイズド加工（牽切加工）可能な繊維材料が限られ、例えば大きな伸びを有するポリエステル糸は張力をかけると糸が伸びてしまって切れないためにスパナイズド糸とすることができず、また金属繊維やガラス繊維のようなものはスパナイズド加工を行うことが困難である。

近年、自動車等のホースにおいて更なる高耐熱性，高耐圧性等の要求は益々強くなってきており、従来の繊維補強ホースではこの要求に対し十分に対応することが難しいのが実情である。

特開２００４−３３２８９２号公報

本発明は以上のような事情を背景とし、従来に増して更に高い耐熱性，耐圧性，耐久性を有する繊維補強ホースを提供することを目的としてなされたものである。

而して請求項１のものは、ゴム内層及びゴム外層と、それらゴム内層及びゴム外層の間の、補強糸を用いて構成した繊維補強層とを有する積層構造の繊維補強ホースにおいて、単長繊維であるモノフィラメントを引き揃え束ねて成るモノフィラメント群に、繊維長が５５ｍｍ以下の短繊維を該モノフィラメントの配列に対し交差させる状態に且つ該短繊維が該モノフィラメント群から突き出す状態に絡ませたものを撚り合せ、該短繊維を固定化したフィラメント糸から成る原糸を少なくとも１本用いて前記繊維補強層における補強糸を構成したことを特徴とする。

発明の作用・効果

以上のように本発明は、モノフィラメント群に短繊維を絡ませ、更に撚り合せて短繊維を固定化したフィラメント糸からなる原糸を少なくとも１本用いて、繊維補強ホースにおける繊維補強層を構成するようになしたものである。

この短繊維を絡ませたフィラメント糸（原糸）は毛羽立ちを有し、また絡ませる短繊維の量を多くすることにより、スパナイズド糸のようにモノフィラメントを破断することなく、即ちフィラメント糸の強度を低下させることなく毛羽立ちを自在に多くすることができる。

従ってこの短繊維を絡ませた原糸は、毛羽立ちによる投錨効果によってゴム層との一体性（接着性）を十分に高めることが可能であり、またこの原糸は破断を生じていないモノフィラメントからなっているため、フィラメント糸の有する本来の高強度を有しており、従ってこの原糸を用いて繊維補強層を構成することにより、繊維補強ホースに従来に増して優れた高耐圧性，高耐磨耗性，高耐熱性をともに付与することができる。

また本発明によれば、繊維材料としてポリエステル，金属繊維，ガラス繊維等の材料も用いることができ、使用可能な繊維材料に特に制約がない利点も得られる。

次に本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１において、１０は本実施形態の繊維補強ホースでゴム内層１２と、ゴム外層１４、及びゴム内層１２とゴム外層１４との間の繊維補強層１６との積層構造をなしている。
ここでゴム内層１２，ゴム外層１４はそれぞれ単層からなっていても良いし、或いは２層以上の複数のゴム層からなっていても良い。

繊維補強層１６は補強糸を編組してなるもので、その編組の形態は様々な形態が可能である。例えば補強糸をブレード編みしたものであっても良いし、或いはスパイラル編みしたものであっても良く、又はニッティング編みしたものであっても良い。

更にこの繊維補強層１６は単層で設けておいても良いし、或いはまた２層以上の複数層設けておくこともできる。ここで繊維補強層１６を２層以上の複数層で設ける場合には、繊維補強層１６と１６との間に中間ゴム層を設けておく。
図１（Ｂ）は、その一例として繊維補強層１６を２層に設け、そして繊維補強層１６と１６との間に中間ゴム層１８を介在させた例である。

また繊維補強ホース１０の断面構成としては、繊維補強ホース１０に所定の機能を付与する機能層、例えば樹脂層，金属薄膜層等からなる流体バリア層等をゴム内層１２の内面の層として或いは他の任意の積層部位に設けておくといったことも可能である。

この実施形態の繊維補強ホース１０は様々な用途に適用することが可能である。
例えば耐圧性，耐久性に加えて耐熱性の求められる自動車用のエアホース，ヒーターホース，オイルホース，エアコン用ホース或いは産業用の各種ホースとして使用可能である。
特にこの実施形態の繊維補強ホース１０は高温のエア、例えば１７０℃程度の高温のエアを流体として流通させるホースに用いて好適である。

そしてその用途に応じ、ゴム内層１２を構成するゴム材として、例えばＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエンゴム），ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム），ＣＲ（クロロプレンゴム），ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム），ＩＩＲ（ブチルゴム），ＡＣＭ（アクリルゴム），ＦＫＭ（フッ素ゴム），ＥＣＯ（エピクロロヒドリンゴム），ＣＳＭ（クロロスルホン化ポリエチレン），ＶＭＱ（シリコンゴム）等の様々なゴム材を用いることができる。
ゴム外層１４、中間ゴム層１８についても同様である。

図２は、繊維補強層１６に用いられている補強糸の構成を概念的に表している。
図２（Ｉ）において、１９はモノフィラメントで、２０はこのモノフィラメント１９を引き揃え束としたモノフィラメント群である。
２２はモノフィラメント１９の配列に対し略直交方向に交差させる状態に且つモノフィラメント群２０から突き出す状態に絡ませた短繊維で、この実施形態ではこれらの短繊維２２を絡ませたモノフィラメント群２０に撚り（下撚り）をかけ、短繊維２２をその撚りによって固定化して原糸（フィラメント糸）２４となし、そしてこの原糸２４を用いて繊維補強層１６を構成する。

本実施形態において、モノフィラメント１９にはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート），ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート），芳香族ポリアミドであるアラミド，ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド），ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール），ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン），ガラス繊維，金属繊維，炭素繊維その他の繊維材料を用いることができる。短繊維２２についても同様である。

ここで短繊維２２の長さは３〜５５ｍｍの長さとしておくことが望ましい。
３ｍｍよりも短いと短繊維２２をフィラメント糸２４に固定することが難しくなり、また一方５５ｍｍよりも長いとフィラメント糸２４に絡ませ難くなる。
より望ましい範囲は５〜３０ｍｍ範囲内の長さである。

また短繊維２２を絡ませる量としては、短繊維２２の原糸２４からの突出長さ（毛羽長さ）が１ｍｍ以上のものが単位長さ（１０ｍ）当り（以下毛羽指数とする）５００〜５０００としておくことが望ましい。
毛羽指数が５００未満であるとゴム層との一体性が十分に得られず、また毛羽指数を５０００より大とするとき原糸２４の製造が困難化する。
ここで毛羽指数については特開２００４−１６９２２３にも開示されており、敷島紡績株式会社製のＦ−インデックステスターにて測定することができる。

図２（Ｉ）において、モノフィラメント群２０に短繊維２２を絡ませる方法としては、引張力を緩めたモノフィラメント群２０に短繊維２２を含むエアを横方向から吹き付けて短繊維２２をモノフィラメント群２０に突き刺し、絡ませる方法、或いは短繊維２２を充填した層にモノフィラメント群２０を通すことによってそこに短繊維２２を絡ませる方法その他の方法を用いることができる。

一方、短繊維２２を絡ませたモノフィラメント群２０に撚り（下撚り）をかけて原糸２４とする際の撚り数は、以下に定義する撚り係数Ｘで２〜６とすることが好ましい。
撚り係数Ｘが２未満では短繊維２２の固定化が不十分となり、一方撚り係数Ｘが６より大であると原糸２４の引張強度が不十分となる。

尚、式（１）における撚り数は原糸２４の単位長さ（１ｍ）当りの撚りの回数を表し、また繊度（デニール）は原糸２４の繊度を表す。
また分母の２８８０は経験則に基づく定数である。

この実施形態においては、原糸２４を単独で補強糸となして繊維補強層１６を構成することもできるし、また必要な強度を得るために原糸２４に他の糸を撚り合せて（上撚り）補強糸となし、繊維補強層１６を構成することも可能である。

この場合において上撚りを２本撚りとすることもできるし、或いは３本以上の上撚りとなすこともできる。
更に上撚りをなす場合において、図２（II）（イ）の原糸２４同士を撚り合せて補強糸（双糸）となすこともできるし（図２（III）（ロ）の補強糸）、或いは図２（III）（イ）に示すように原糸２４と短繊維２２を絡ませていないフィラメント糸２６を上撚りし、補強糸となすことも可能である。
何れにおいてもこの実施形態では短繊維２２を絡ませた原糸２４を少なくとも１本含むように補強糸を構成する。

表１には、図１（Ａ）に示す繊維補強ホース１０の各種構成例を比較例とともに示している。

尚、表１中単糸とあるのは原糸２４のみにて補強糸を構成した場合であり、また実施例１０の双糸とあるのは繊度４００デニールの原糸２４を２本撚り合せて補強糸となしたものである。

以上のような本実施形態において、短繊維２２を絡ませた原糸２４は毛羽立ちによる投錨効果によってゴム層との一体性（接着性）を十分に高めることができ、またこの原糸２４は破断を生じていないモノフィラメント１９の群からなっているためにフィラメント糸の有する本来の高強度を有しており、従ってこの原糸２４を用いた補強糸にて繊維補強層１６を構成することにより、繊維補強ホース１０に従来に増してより優れた高耐圧性，高耐磨耗性，高耐熱性を付与することができる。

以上本発明の実施形態を詳述したがこれはあくまで一例示であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。

本発明の一実施形態の繊維補強ホースの構成を示す図である。 同実施形態の繊維補強層に用いられている補強糸の構成を概念的に表した図である。

符号の説明

１０ 繊維補強ホース
１２ ゴム内層
１４ ゴム外層
１６ 繊維補強層
１９ モノフィラメント（単長繊維）
２０ モノフィラメント群
２２ 短繊維
２４ 原糸

Claims (1)

1. ゴム内層及びゴム外層と、それらゴム内層及びゴム外層の間の、補強糸を用いて構成した繊維補強層とを有する積層構造の繊維補強ホースにおいて
   単長繊維であるモノフィラメントを引き揃え束ねて成るモノフィラメント群に、繊維長が５５ｍｍ以下の短繊維を該モノフィラメントの配列に対し交差させる状態に且つ該短繊維が該モノフィラメント群から突き出す状態に絡ませたものを撚り合せ、該短繊維を固定化したフィラメント糸から成る原糸を少なくとも１本用いて前記繊維補強層における補強糸を構成したことを特徴とする繊維補強ホース。

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