JP2010505077A - ハイブリッドヤーンにより補強された流体転送ホース - Google Patents

Abstract

フレキシブルホース１１はチューブ１２、編物１４、およびカバー１６を有する。編物１４はコパラ系アラミド繊維である第１のヤーンとメタ系アラミド繊維である第２のヤーンとを有するハイブリッドヤーンを有する。ホース１１は著しく改善した破裂圧および／または改善した耐撃力疲労性を示す。

Description

本発明はコパラ系アラミド共重合体ヤーン（ｃｏ−ｐａｒａ−ａｒａｍｉｄ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ ｙａｒｎ）とメタ系アラミドヤーン（ｍｅｔａ−ａｒａｍｉｄ ｙａｒｎ）とを撚り合わせたハイブリッド補強ヤーンを有する転送ホースに関する。

柔軟性低圧ホースは、自動車のラジエーターとヒーターとのホースや、ターボチャージャーとエアクーラー（ＣＡＣ）とを接続するための空気注入ホースなどの、様々な流体転送機器に用いられている。低圧とは、該当分野における通常の使用に応じて、最大可動圧が２０ｂａｒまたは３５０ｐｓｉ近辺であるホースを意味している。柔軟性は、ホースは適応運動、振動、設置位置ずれ、熱膨張、および熱収縮に調節させる。柔軟性は、ホースの形成に用いられるゴム、エラストマー、および／またはプラスチック材によって得られる。補強は、内圧および／または外力に対して耐久性を持つために必要である。織編用糸、編織布、プラスチック、および金属が一般的にホースの補強に用いられる。補強は、内部チューブと外部カバーとの間に単層または複層化されるように設けられる。織編用糸補強材は、編組（ｂｒａｉｄ）、編上げ（ｋｎｉｔ）、螺旋化（ｓｐｉｒａｌ）、または被覆（ｗｒａｐ）によって内部チューブに、単層または複層化されるように設けられる。編上げ補強は、ヤーンが損壊した場合にほつれる傾向と同じく、編祖、螺旋化、または被覆に比べて低強度である。また、編上げ補強では、屈曲内部における高い圧縮力によって、非常に小さい屈曲半径の輪にされたヤーンが生じ、撚れの帯が生じやすく、パラ系アラミドのような高モジュラスファイバーの引っ張り強度を低減化させる原因となる。編上げではまた、ヤーンが他のヤーンの周りに巻きつき、互いに切断または擦り減りを生じる摩擦点が発生する。編上げ工程中の強度低下は深刻であって、パラ系アラミドの編上げ補強のホースには補強により期待される初期破裂強度が無い。それでも、編上げ補強が成形または湾曲型の低圧ホースの補強にしばしば選択される。なぜならば、編上げは様々な非常に弾力性に富んだ織物の補強が可能だからである。

耐動的疲弊性、耐熱性、および内部圧力伝達特性に関してホースに求められる要求は、幾つかの機器において劇的に増加している。コスト低減の必要性も依然存在する。例えば、ラジエーター、クーラント、ＣＡＣホースなどのように、現代の自動車およびトラック機器は増加する需要に直面する。ポリエチレンナフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＮ）、ポリ（ｐ−フェニレン‐２、６‐ベンゾビスオキサゾル）（ｐｏｌｙ（ｐ‐ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ‐２、６‐ｂｅｎｚｏｂｉｓｏｘａｚｏｌｅ）、ＰＢＯ）、パラ系アラミド、カーボン、液晶ポリマー（ＬＣＰ）によって形成されるものを含む高強度、高モジュラスなコード（ｃｏｒｄ）が高い圧力伝達特性を見せることが知られている。しかし、特に編上げ工程の後や、前述のように編上げの結合部の摩擦点において堅く屈曲するときに、相対的に乏しい耐動的疲弊性を見せることも知られている、典型的な業務用ＣＡＣホースは、十分な破裂圧を得るために複層化された被膜織布補強および／または金属補強バンドを用いる。ＣＡＣホースに用いるために知られている織布の中には、多層のガラス繊維織布、多層のＮＯＭＥＸ（登録商標）、またはＮＯＭＥＸメタ系アラミドと混合させたＫＥＶＬＡＲ（登録商標）またはＴＷＡＲＯＮ（登録商標）パラ系アラミドからなるポリエステル布地の房などがある。ヒーターホースに用いるために知られている織布の中には、ナイロン、ＫＥＶＬＡＲ、およびＮＯＭＥＸを編組補強材がある。

アラミドヤーンはホースの補強に広く用いられている。一例として、米国特許第６，７４２，５４５号では、高い外圧に耐久性を備える工業用高圧転送ホースを作成するために、多様な補強層と防御被覆物とが組合わせられ、アラミドを含む多様な材料が推奨されている。付加的な補強層を加えること無く、より簡易で、アラミドニット補強された低圧ホースの性能を改善する方法に関しては提案が無い。

使用後の保持強度を改善するために、芯ヤーンと芯の周りに巻着ヤーンの鞘によって形成された複合コードを用いることが知られている。一例は米国特許第４，９１２，９０２号である。鞘は好ましくはアラミドであってコードに高い強度が加えられるが、編上げ補強における自己切断問題の改善は見込めない。芯鞘構造の織布はコストの増加および／または補強の複雑化を招いている。

無関係の分野において保護衣装または保護室内装飾において耐火性、通気性、および屈曲性において編上げ織布を改良するためにパラ系アラミドおよびメタ系アラミドのような、様々な種類の高性能、耐火性繊維を組合わせることが知られている。一例は米国特許第５，０９１，２４３号であって、ガラス、ＫＥＶＬＡＲ（登録商標）、ＮＯＭＥＸ（登録商標）、カーボン、ポリベンジミダゾル（ｐｏｌｙｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｅ）、金属など、またはこれらの混合物である芯と、主成分の綿、ポリエステル（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）、レーヨン（ｒａｙｏｎ）、毛、または同類物である鞘とを有する芯鞘糸が耐火性装飾布地に用いられている。耐火布地を動的性能改善のために流体転送ホースの鞘の補強として用いることは知られていなく、またも提案されていない。

したがって、編上げ工程に耐え、近年の自動車用の低圧流体転送ホースに対する要求に合うだけの良好な耐撃力疲労性および十分な破裂強度を有する編上げ補強ホースを提供するための十分な強度と柔軟性を有する補強ヤーンは、先行技術において開示されていない。また、コパラ系アラミド繊維とメタ系アラミド繊維との混合のハイブリッドヤーンを有する編上げ補強材によって補強された低圧流体転送ホースは、先行技術によって教示されていない。

本発明は、圧力、振動、および高熱下における動的機器の改善された性能のために柔軟性ホースの編上げ補強に用いる改善ヤーンを提供する。

本発明は、耐撃力疲労性を改善した低圧流体転送ホースを提供する。本発明の柔軟性ホースは、チューブと編物とカバーとを備える。編物は、コパラ系アラミド繊維である第１のヤーンとメタ系アラミド繊維である第２のヤーンとを有する。コパラ系アラミドヤーンとメタ系アラミドヤーンとは、ホースに用いる単一のハイブリッド補強ヤーンを形成するために、共に撚り合わされ、積み重ねられ、折り重ねられ、または混合される。約５ＴＰＩまでの撚りレベルがハイブリッドヤーンに適用される。コパラ系アラミドは、コ−ポリ（ｐ−フェニレン テレフタルアミド／３，４’−オキシジフェニレンテレフタルアミド）（ｃｏ−ｐｏｌｙ（ｐ−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｍｉｄｅ／３，４’ｏｘｙｄｉｐｈｅｎｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｍｉｄｅ））、またはＴＥＣＨＮＯＲＡ（登録商標）繊維である。メタ系アラミドは、ポリ（ｍ−フェニレン イソフタルアミド）（ｐｏｌｙ（ｍ−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ ｉｓｏｐｈｔｈａｌａｍｉｄｅ））、またはＮＯＭＥＸ（登録商標）繊維である。ハイブリッドヤーンは、表面にコパラ系アラミド繊維とメタ系アラミド繊維とを備える。編物は、チューブとカバーとの間に設けられ、および／またはホースの層の中に埋め込まれる。ハイブリッドヤーンによる編物の単層または複層が、ホースの主要な補強部材である。編物補強材はインチ辺り約５０から約２００までの編目（ｌｏｏｐ）を有する。

本発明の実施形態におけるホース組立品または流体転送システムは、単一または複数の独創的なホース部品、単一または複数のクランプ（ｃｌａｍｐ）、取付部品（ｆｉｔｔｉｎｇｓ）、軸継手（ｃｏｕｐｌｉｎｇｓ）、流体取扱機器、および／または類似物を備える。独創的なホースは、ラジエーターホース、ヒーターホース、またはＣＡＣホースである。

また、ハイブリッドヤーンを形成するために少なくともコパラ系アラミドである第１の基礎ヤーンとメタ系アラミドである第２の基礎ヤーンとの結合、チューブの形成、チューブ上に補強生地層を形成するためのハイブリッドヤーンの編上げ、およびチューブと生地層とのあたりのカバーの形成を備える方法も提供される。当該方法は、第１の基礎ヤーン、第２の基礎ヤーン、および／またはハイブリッドヤーンの接着処理、ハイブリッドヤーンの約５ＴＰＩまでの撚り合せ、および／またはインチあたり約５０から約２００までの編目を形成する編上げを有する。

上述の記載は、後述する発明の詳細な記載をよりよく理解するために、本発明の特徴および技術的長所をやや概括的に概説する。本発明の特許請求の範囲の主題を形成する本発明の付加的な特徴および長所は、以下に記載される。開示された概念および特徴的な実施形態は、本発明と同じ目的を達成するために他の構造物の改造や修正の基礎として既に用いられていることは当業者によって認識される。同等の構造物は付加された特許請求の範囲に示されるような発明の精神および範囲から離れるものではないことも、当業者によって理解される。構成および作動方法に関して、本発明の特徴と信じられる新規な特徴は、更なる目的や長所と共に、後述の記載を添付する図面と組合せて考慮してよりよく理解される。しかし、図面の各々は図示や記載のみを目的として提供されるのであって、本発明の限定の定義付けを意図していないことは明白に理解される。

本発明に従って構成されたホースの一部の斜視図である。 本発明の実施形態を利用したターボチャージャーのインテークシステムの概要図である。 本発明の実施形態によるハイブリッドヤーンの図である

図１に関して、本発明の一実施形態に応じて構成されたホースが図示される。ホース１１は、内部チューブ１２、内部チューブ１２上に編上げられた補強布地部材１４、および補強布地部材１４と内部チューブ１２上に配置されるカバー１６を備える。チューブ１２は、エラストマーやプラスチックのような柔軟性を有する単一または複数の物質の単層または複層を備える。チューブの内側表面の物質は、ホース内の流体や内部状態に耐えるように選択される。カバー１６は、遭遇する外部状況に耐えるように設計された単一または複数の適切な柔軟性エラストマーやプラスチックによって形成される。内部チューブ１２とカバー１６とは同じ物質によって形成される。ホース１１は、成型、包装、および／または押出により形成される。

補強布地部材１４は、ハイブリッドヤーンを有する。図３は、本発明のハイブリッドヤーンの実施形態を図示する。基礎ヤーン（ｂａｓｅ ｙａｒｎ）３２はコパラ系アラミドの単繊維（ｆｉｌａｍｅｎｔ）または繊維３４によって形成され、ハイブリッドヤーン３０を形成するために、パラ系アラミドの単繊維または繊維３８によって形成された基礎ヤーン３６と図示するように撚り合せられる。本明細書における、基礎ヤーンとは、基礎ヤーン（ｂａｓｅ−ｙａｒｎ）製造者から入手されるような形態である単繊維または繊維の束を指している。基礎ヤーンは撚りを含んでもよいし、含まなくてもよい。ハイブリッドヤーンとは、少なくとも一つのヤーン結合作業または混合作業によって互いに結合され、折り重ねられ、撚り合わされ、積み重ねられ、または綱形に形成される、少なくとも２つの異なる繊維材料の組合せを指している。与えられるとすれば、撚り量はインチ辺りの巻き数（ＴＰＩ）として定義される。図３に示すように、２つの基礎ヤーンの相対的な大きさはほぼ等しいが、異なる相対的大きさも以下に論じるように本発明の範囲内である。補強布地部材１４、ハイブリッドヤーン３０、基礎ヤーン３２、および／または基礎ヤーン３６は、接着処理を受け、またはエラストマー層またはプラスチック層の補強部材へのある程度の直接接着が示される。代わりに未処理の補強部材および／またはヤーンが用いられてもよく、接着は、エラストマー物質またはプラスチック物質の滲み通り、言換えれば機械的付着の主な結果として生じている。それゆえ、補強布地部材１４は柔軟性ホース部材の層内に設けられ、またはホース部材の２層、例えば内部チューブ１２とカバー１６との間に設けられる。

ハイブリッドヤーンはコパラ系アラミド繊維である少なくとも一つの基礎ヤーンと、メタ系アラミド繊維である少なくとも一つの基礎ヤーンとによって形成され、これらの基礎ヤーンは少なくとも多数の適切な方法によってヤーンに結合され、編上げられ、通常はホースの少なくとも一つの部位に接触するように設けられ、またはホースのゴム弾性部位に設けられる。

アラミドとは、パラ位またはメタ位のいずれかに２つの芳香環に直接結合したアミド結合を有する長鎖合成芳香族ポリアミド（ｌｏｎｇ ｃｈａｉｎ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ａｒｏｍａｔｉｃ ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）である。パラ系アラミドは、例えば、ポリ（パラ−フェニレン テレフタルアミド）（“ＰＰＤ−Ｔ”）（ｐｏｌｙ（ｐａｒａ−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｍｉｄｅ））、ポリ（ｐ−ベンズアミド）（ｐｏｌｙ（ｐ−ｂｅｎｚａｍｉｄｅ））、またはその類似物を含み、その繊維は、例えば、Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ ＣｏｍｐａｎｙによるＫＥＶＬＡＲの商標およびＴｅｉｊｉｎ Ｌｔｄ．によるＴＷＡＲＯＮの商標で販売されている。メタ系アラミドは、例えば、ポリ（メタ−フェニレン イソフタルアミド）（“ＭＰＩＡ”）（ｐｏｌｙ−（ｍｅｔａ−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ ｉｓｏｐｈｔｈａｌａｍｉｄｅ））を含み、その繊維はＥ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ ＣｏｍｐａｎｙによるＮＯＭＥＸの商標およびＴｅｉｊｉｎ Ｌｔｄ．によるＴＥＩＪＩＮＣＯＮＥＸの商標で販売されている。コパラ系アラミドは２つ以上の異なるパラアラミド単量体、例えばＴｅｉｊｉｎ Ｌｔｄ．によるＴＥＣＨＮＯＲＡの商標で繊維として販売されているコポリ（ｐ−フェニレン テレフタルアミド ３、４’−オキシジフェニレン テレフタルアミド）（ｃｏ−ｐｏｌｙ（ｐ−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｍｉｄｅ ａｎｄ ３、４’−ｏｘｙｄｉｐｈｅｎｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｍｉｄｅ））の共重合体である。したがって、ここではパラ系アラミドとコパラ系アラミドとの間を区別することが意図されている。本発明では、適切なコパラ系アラミドヤーンはＴＥＣＨＮＯＲＡ繊維を有し、適切なメタ系アラミドヤーンはＮＯＭＥＸ繊維を有する。メタ系アラミド繊維に結合されたパラ系アラミド繊維からなるハイブリッドヤーンによって有効な使用が生ずることが想像される。

基礎ヤーンの大きさは発明の実施において制限されないが、製造者からの基礎ヤーンの入手可能性によってのみ制限される。最終的なハイブリッドヤーンの大きさは発明の実施において特に制限されないが、基礎ヤーンまたはヤーンの最適な選択により特別な適用のための要求に応じて抑制される。本発明の一実施形態において、約４００デニールから約３０００デニールの基礎ヤーンが用いられる。単一または両方の基礎ヤーンの多数が結合される。それゆえ、ハイブリッドヤーンの大きさは約８００デニールから約３００００デニールの範囲となる。一実施形態において、１５００デニールのコパラ系アラミド基礎ヤーンと１２００デニールのメタ系アラミド基礎ヤーンとが結合され、約３ＴＰＩで撚られた２７００デニールのハイブリッドヤーンが提供される。基礎ヤーンとハイブリッドヤーンの撚りのレベルは特に限定されない。より好ましい実施形態では、２つの基礎ヤーンはゼロ撚りであり、ハイブリッドヤーンは、０ＴＰＩから約５ＴＰＩまでの範囲または約１ＴＰＩから約５ＴＰＩの範囲の撚りを有する。

より低いモジュラスのメタ系アラミドヤーンの所定量が、撚り合わせ後に高モジュラスのコパラ系アラミドヤーンへの被覆面積をある程度与えるのに十分であれば、２つの基礎ヤーンの相対量は重要でない、と信じられる。合計のデニールに基づく約１０％から約９０％までの範囲、または約３０％から約７０％までの範囲のメタ系アラミドヤーンの量は本発明の有用なハイブリッドヤーンを形成するのに十分である、と信じられる。図３に示すように、ハイブリッドコードの一部の表面繊維は２つの基礎ヤーンに用いられる各種類の繊維を有する。それゆえ、低モジュラスのメタ系アラミドヤーンが少なくとも部分的に高モジュラスのコパラ系アラミドを覆い、包み、保護するように各ヤーンの所定量が選択されるとき、メタ系アラミドヤーンによってコパラ系アラミドヤーンがストレス、圧力の循環、または撃力が繰返される間および／または編上げ工程の間に擦り減ることが防止される。本発明によって得られる改善された破裂圧は、編上げ工程に耐えた後にヤーンの引っ張り強度を著しく保持することを示している。本発明は、鞘による覆い、完全な包み込み、一種のヤーンを別の種類のヤーンで完全な保護に基づく代わりの取り組みと対比される。本発明の一つの長所は、鞘による覆いが必要ないことである。にもかかわらず、より丈夫なホース、言換えれば、改善された破裂圧および／または改善された耐撃力疲労性のホースが供給される。

ハイブリッドヤーンを形成するために基礎ヤーンの撚り合せおよび撚りに用いる方法および機器は特に限定されない。適切な撚糸機（ｔｅｘｔｉｌｅ ｔｗｉｓｔｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ）は、リング撚糸機（ｒｉｎｇ ｔｗｉｓｔｅｒ）、２−１撚糸機（２−ｆｏｒ−１ ｔｗｉｓｔｅｒ）、ダイレクトケーブラー（ｄｉｒｅｃｔ ｃａｂｌｅｒ）、および公知の他の撚糸機を含む。基礎ヤーンまたは繊維はヤーンまたはホース製造工程の都合のよい段階で、混合され、積重ねられ、あるいは撚られる。例えば、基礎ヤーンは、ホースの補強層を編上げるための編上げ機に投入される前に撚られ、かつ選択的に接着剤で処理される。交互に２種の基礎ヤーンが編み上げ機に供給され、チューブまたはホースの上に補強層を編上げるときに２種の基礎ヤーンからハイブリッドヤーンが形成される。

補強布地部材１４は、多くの公知の編上げ方法のいずれかを用いてチューブ１２の周囲に編上げられる。編上げは、例えば平編（ｐｌａｉｎ ｓｔｉｔｃｈ）または本縫い（ｌｏｃｋ ｓｔｉｔｃｈ）である。適切な数の素糸（ｅｎｄ）、針、および／またはニッティングヘッド（ｋｎｉｔｔｉｎｇ ｈｅａｄ）が用いられる。本発明の実施において、編目や輪の大きさは特に制限されない。本発明の実施形態において、編上げはフィートあたり約５０から約２００、または約８０から約１５０の編目が出来るように実行される。編上げ補強が好ましいが、独創的なヤーンを、編組または渦巻きヤーンの形態、あるいは覆われた織布補強材、覆われた不織布補強材、または覆われたすだれ織物補強材の形態で好適に互い違いに用いられることが想像される。補強布地部材１４は、繊維または織物の補強材の単一または複数の層、および／または単一または複数の種類の繊維補強物質または繊維補強成型品を有する。

公知の文献の包囲するエラストマー成分への接着性を確立または改善するために、基礎ヤーンおよび／またはハイブリッドヤーンは、適切および／または慣例の物質と塗布工程とを用いて単一またはより多くの下塗り成分または接着成分を用いて処理される。例えば、ヤーンは、単繊維を互いに接合するため、およびホースのゴム弾性物質へのヤーンの接着を促進させるために、単一または複数の接着剤により処理される。ヤーンは最初に、ポリイソシアネート（ｐｏｌｙｉｓｏｃｙａｎｅａｔｅ）およびエポキシ化合物のような水性あるいは溶媒性のいずれかである下塗剤によって処理される。処理済みのヤーンは、レゾシンルホルムアルデヒドラテックス（ＲＦＬ）（ｒｅｓｏｒｃｉｎｏｌ ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ ｌａｔｅｘ）のような適切なほかの接着剤により処理される。各処理の後、ヤーンは、接着剤の乾燥と硬化のために一般的に１００℃から２９０℃の温度にした単一または連続するオーブンに通過させられる。二者択一的に、処理されたヤーンは空気乾燥され、または湿気にさらされてもよい。選択的に、ヤーンは、追加的な接着性の改善のために付加的な保護皮膜接着剤、例えば水を媒体とする高エマルジョン、顔料、および硬化剤の混合物、またはＬｏｒｄ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによる商標ＣＨＥＭＬＯＫとして利用可能な溶媒の溶液内に重合体と共に溶解された顔料および硬化剤混合物、または適切なゴム接着剤（ｒｕｂｂｅｒ ｃｅｍｅｎｔ）を用いて処理されることも可能である。未処理のアラミドヤーンは動的使用中に繊維同士の擦過に対して一般的に最も敏感であり、本発明のホースのひとつの長所は、ハイブリッドヤーンの接着処理に頼らずに得られるめざましい性能の改善である。

低圧流体転送ホースの実施形態において、主要な補強材はハイブリッドヤーンの編上げ単層または複層である。主要な補強材とは、ホースが一成型物または織物補強材より多くの構成物を有するときに、破裂圧の半分を超えて貢献可能である補強材を意味する。

内部チューブ１２およびカバー１６のようにホース本体の部位は適切な硬化性エラストマー成分によって形成される。なお、各成分は互いに同じであっても、異なっていてもよい。この目的のために利用される適切なエラストマーは、例えば、ポリウレタンエラストマー（ポリウレタン／ウレアエラストマー（ＰＵ）を含む）、ポリクロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素化ＮＢＲ（ＨＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレン（ＡＣＳＭ））（ａｌｋｙｌａｔｅｄ ｃｈｌｏｒｏｓｕｌｆｏｎａｔｅｄ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、エピクロロヒドリン（ｅｐｉｃｈｌｏｒｏｈｙｄｒｉｎ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、およびエチレンプロピレン共重合体（ＥＰＭ）（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、エチレンプロピレンジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｄｉｅｎｅ ｔｅｒｐｏｌｙｍｅｒ）、エチレンオクテン共重合体（ＥＯＭ）（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｏｃｔｅｎｅ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、エチレンブテン共重合体（ＥＢＭ）（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｂｕｔａｎｅ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、およびエチレンオクテン三元共重合体（ＥＯＤＭ）（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｏｃｔｅｎｅ ｔｅｒｐｏｌｙｍｅｒ）のようなエチレンアルファオレフィンエラストマー、エチレンブテン三元共重合体（ＥＢＤＭ）（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｂｕｔｅｎｅ ｔｅｒｐｏｌｙｍｅｒ）、エチレン酢酸ビニルエラストマー（ＥＶＭ）（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｖｉｎｙｌａｃｅｔａｔｅ ｅｌａｓｔｏｍｅｒ）、エチレンメチルアクリレート（ＥＡＭ）（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｍｅｔｈｙｌａｃｒｙｌａｔｅ）、塩素化ポリエチレン（ＣＰＥ）（ｃｈｌｏｒｉｎａｔｅｄ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、フッ素ゴム（ｆｌｕｏｒｏ−ｅｌａｓｔｏｍｅｒ）、およびシリコンゴム、または前述の２種類以上の物質の組合せを含む。ラジエーターホース、ヒーターホース、およびＣＡＣホースに適切なエラストマーはＥＰＤＭとＣＰＥとを含む。

本発明の実施形態にしたがって内部チューブ１２および／またはカバー１６を形成するために、充填剤、可塑剤、安定剤、補助薬剤（ｃｏａｇｅｎｔ）、加硫剤、硬化剤、促進剤、および類似物を含む通常のゴム混合成分が、通常に用いられる量で混和される。例えば、エチレンアルファオレフィンエラストマーおよびＳＢＲやＨＮＢＲのようなジエンエラストマーとともに用いるために、単一または複数のアルファ−ベータ有機酸の金属塩が結果として生じる物品の動的性能の改善に有用な分量で用いられる。したがって、ジメタクリル酸亜鉛（ｚｉｎｃ ｄｉｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）および／またはジアクリル酸亜鉛（ｚｉｎｃ ｄｉａｃｒｙｌａｔｅ）が、構成物に約１重量部から約５０重量部まで、あるいは約５重量部から約３０重量部まで、あるいは約１０重量部から約２５重量部まで用いられる。これらの物質はさらに構成物の接着性に寄与するものであって、過酸化物や関係薬剤を用いてイオン架橋を経て硬化するときに重合体の全体の架橋密度を増加させる。

当業者は、ホースのゴム弾性部位に、または弾性部位として用いるのに適したたくさんの構成物を容易に識別する。多くの適切なエラストマー構成物は、例えば、Ｒ．Ｔ．Ｖａｎｄｅｒｂｉｌｔ Ｒｕｂｂｅｒ Ｈａｎｄｂｏｏｋ（１３版、１９９６年）に記載されている。また、ＥＰＭまたはＥＰＤＭに関して、特に高引張弾性特性を有する構成物は米国特許第５，６１０，２１７号および第６，６１６，５５８号それぞれによりさらに明らかにされ、その内容は、ホース部分の形成に適した様々なエラストマー構成物に関して、ここで参照することにより組入れられる。

ゴム弾性ホース構成物には、ステープルファイバー（ｓｔａｐｌｅ ｆｉｂｅｒ）、ミルドファイバー（ｍｉｌｌｅｄ ｆｉｂｅｒ）、チョップドファイバー（ｃｈｏｐｐｅｄ ｆｉｂｅｒ）、フロック（ｆｌｏｃｋ）、またはパルプ（ｐｕｌｐ）の形状で、一般的に用いられる量で、これらに限定されないものの綿、ポリエステル、ガラス繊維、カーボン、アラミド、ナイロンを含むような物質を利用して、断続的繊維が詰め込まれる。押し出し加工またはほかの形成工程を用いた結果、繊維積載はある程度、配向される。

ホースの構造が図１に示される。多様な種類の他の構造が本発明の実行に用いられることは理解される。例えば、流体耐性、環境耐性、または物理的特性および類似特性などの特別な目的のために、ホースはプラスチックまたはゴム弾性構成物である付加的な内部、外部、中間層を有してもよい。別の例として、必要または要望に応じて、付加的な布地補強材、金属補強材、外被、被覆、または類似物が用いられてもよい。螺旋状の線材がホース内部に築かれても、耐崩壊性のためにホース内部に利用されてもよい。

実施において、ホースはホース組立品または流体転送システムの一構成要素である。流体転送システムは、一般的にホース、流体取扱機器およびその類似物、およびホースの一端またはより多くの端部に設けられる一または複数のクランプ、軸継手、コネクタ、および／または取付部品を有する。例として、図２は本発明のホースを用いるＣＡＣターボチャージャーホースシステムの概要の表示である。図２を参照すると、吸入ホース５７は、システムに入る空気を供給するために随伴クランプ５６を用いてチャージエアクーラー５０に取り付けられる。冷却剤は、クランプ５１によって取り付けられる冷却剤ホース５３、５４を通ってチャージエアクーラー５０に流入され、チャージエアクーラー５０から流出される。随伴クランプ５８を用いて、ＣＡＣホース５９によりチャージエアクーラー５０からターボチャージャー２１までの間が流体を転送可能に接続される。この図において、ホースコネクターは関連機器に一体的に成形される。ＣＡＣの適用において、金属チューブやホース部が空気の転送のために取り付けられる。ＣＡＣの適用において、そのような金属チューブは支えられないか、またはホース自身によって支えられ、その結果、異常に過酷に振動し、従来のホースには早期に故障が発生する。他のＣＡＣシステムの適用において、冷却剤ホースは非常に短く、および／または曲がっており、あるいは曲がり形状に形成され、その結果、異常に過酷な振動にさらされ、従来のホースには早期に故障が発生する。そのような不利な状況において、本発明のホースは従来のホースよりも優れた性能を発揮する。

適切な、および／または従来の方法が、本発明の多様な形態にしたがったホースを形成するのに利用される。例えば、非鋳造ホースエラストマー（ｎｏｎ−ｃａｓｔａｂｌｅ ｈｏｓｅ ｅｌａｓｔｏｍｅｒ）、言い換えると、固形ゴムを繊維の充填および非充填のいずれかで利用する場合において、ホース製造段階は、ホース内部チューブの押出しまたは巻付け、内部チューブ上に補強布地層を形成するためのハイブリッドヤーンの編上げ、補強内部チューブ上へのカバーの押出しまたは巻付け、およびエラストマー物質を硬化または加硫させるための十分な加熱と加圧とを含む。ホースは作られ、および／または押出され、および／または中空コア（ｍａｎｄｒｅｌ）または型（ｆｏｒｍ）の上で硬化される。あるいは、押出しまたは巻付け後にホースを円筒形に保つために内部空気または別物質の圧力の使用を含む従来技術で知られた適切な方法により製造される。ホースは切断され、湾曲した中空コア上で形付けられ、および／または硬化される。

他の種類のホースエラストマー、例えば熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマーホース製造品を利用する場合において、製造段階からは硬化または加硫段階が省かれる。ホースは湾曲し、または適切な形状、部位あるいは湾曲を有する。

後述する例において、破裂圧は、油または他の適当な作動液でホースを満たして、破裂するまで加圧することによって測定される。

耐撃力疲労性は、１６インチの長さの直線ホース内をゼロｐｓｉｇからピークテスト圧まで加熱空気の圧力変動を８回／分で循環させることにより、検査される。耐撃力疲労性は、ホースが破裂または故障する圧力鼓動の循環回数によって測定される。圧力鼓動に加えて、ホースの一端は、トラックや自動車への利用においてエンジンまたは車両の振動を模擬実験するために、円形路（ｃｉｒｃｕｌａｒ ｐａｔｈ）に沿ってホースを移動またはずらすことにより１分あたり１２０回振動させられる。この検査においてホースの寿命を決める最も重要な要素はピーク圧である。従来の構成では、４５ｐｓｉ、さらには６０ｐｓｉの内部圧で機能していた。しかし、本発明のホースは、８０ｐｓｉと従来のホースより劇的に優れた性能である。

実施例Ａ
以下の表１に表示された実施例Ａは、直径４インチのＣＡＣホースの３つの構成の一般的現場体験（ｇｅｎｅｒａｌ ｆｉｅｌｄ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ）を、限定的な実験室試験データとともに比較し、本発明のホースの改善された性能を示している。この図の３つの各ホースは、カバーにはＥＰＤＭゴム組成物を、チューブにはＣＰＥまたはＥＰＤＭ組成物のいずれかを用いて作成される。（ＣＰＥは耐油性が求められる場合にＥＰＤＭの代わりに用いられ、圧力や疲労性能の要因とならない。）比較例１は１９８０年代に開発された典型的な構造で、ターボチャージャーのシステムが４５ｐｓｉの最大システム圧を超えないときに長年利用されている。比較例１は通常の編上げ補強として１５００デニールのＴＥＣＨＮＯＲＡヤーンを利用する。比較例２は、過度の振動を伴う低圧ターボチャージャーシステムのために１９９０年代に開発された改造構造を代表するものである。比較例２は、１２００×２、すなわち合計２４００デニールのＮＯＭＥＸヤーンによる通常の編上げ補強を利用しており、初期のＴＥＣＨＮＯＲＡヤーンの構造物に比べて優れた耐疲労性が提供される。しかし、より高いピークシステム圧と増加した振動を含む最新のターボチャージャーに対して増加している需要の下では、両比較例とも実機において早期に故障する。

実施例３は、積重ねて３．０ＴＰＩでともに撚って、３°３０′のコーン（ｃｏｎｅ）に巻付けた１５００デニールのＴＥＣＨＮＯＲＡヤーンと１２００デニールのＮＯＭＥＸヤーンとを備えるハイブリッドヤーンを利用する。３つのすべてのホース構造物のために、３６本の針（ｎｅｅｄｌｅ）を有する５インチの編上げヘッド（ｋｎｉｔｔｅｒ ｈｅａｄ）に１フィートあたり１３０の編目が形成されるように平編みで補強材が編上げられる。表１における結果は、実施例３のホースのみが実機ターボチャージャー試験における現在の要求を満たしていることを示している。実施例３の本発明のホースは耐撃力疲労性においても良好な性能を発揮し、少なくとも３００，０００回の寿命を示す。実施例３のホース構造物の室温および２００°Ｆにおける破裂圧は、比較例２よりも高い。絶対圧であることが確かではない状況においてのみ、相対比較として加熱破裂テストが行われる。室温における実施例３の破裂圧は、比較例１の破裂圧と比較例２の破裂圧の１／２との合計から予想される値よりも著しく高いことが認められる。

本発明のホースの代わりの製造技法を説明するために、他の例の４インチホースが、ハイブリッド編上げ装置（ｈｙｂｒｉｄ ｋｎｉｔｔｉｎｇ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）を用いて作成され、１５００デニールのＴＥＣＨＮＯＲＡヤーンが１２００デニールのＮＯＭＥＸヤーンとともに編み上げ機に送り込まれ、両ヤーンがハイブリッド補強ホースを形成するためにともに編上げられる。

実施例Ｂ
以下の表２に表示された実施例Ｂは、ラジエーターホースの実験室試験に用いられるときの本発明の長所を説明する。直径２．５インチの直線状のラジエーターホースが、内部チューブにもカバーにもＥＰＤＭゴム組成物を用いて作成された。比較例４では、１５００デニールで６９ポンドの引張り強度を有するＴＷＡＲＯＮパラ系アラミドヤーンによる通常の編上げ補強材が利用される。比較例５では、前述の比較例１と同様に１５００デニールで７８ポンドの引張り強度を有するＴＥＣＨＮＯＲＡコパラ系アラミドヤーンによる通常の編上げ補強材が利用される。実施例６では、前述の実施例３と同様に、積重ねられともに撚られた１５００デニールのＴＥＣＨＮＯＲＡヤーンと１２００デニールのＮＯＭＥＸヤーンとを有する実施例３のハイブリッドヤーンが利用される。２４本の針（ｎｅｅｄｌｅ）を有する４インチの編上げヘッド（ｋｎｉｔｔｅｒ ｈｅａｄ）に１フィートあたり９６の編目が形成されるように本縫いでラジエーターホース補強材が編上げられる。表２の３つのホースの例では同程度の破裂圧（１２５±１０ｐｓｉ）であり、最小で８０ｐｓｉを要求するＳＡＥ Ｊ２０規格２０Ｒ４を満たすように設計される一方で、表２の結果は、実施例６のホースが８０ｐｓｉ、３０２°Ｆにおいて試験されたときに比較例４、５のホースより遥かに優れた耐撃力疲労性を有することを示す。それゆえ、本発明は従来のホースより大いに改善された耐撃力疲労性を有するハイブリッドヤーンによる編上げ補強を有するホースを供給する。熾烈性を緩めた他の試験、つまり２５０°Ｆで４５ｐｓｉおよび６０ｐｓｉにおける撃力疲労試験において、実施例６では比較例４、５程の直径の増大化が示されなかった。しかし、３つのすべてが３００，０００回を超えて残存した。

上記の説明ではチューブ、カバーおよび編上げ補強部材を有する低圧流体転送ホースを具体的に記載している一方で、関連技術に関する通常技術を有する者は、本発明がそのように限定されないこと、および高い耐久性（すなわち破裂圧の保持性）および耐疲労性（例えば、圧力鼓動または屈曲変形に対する抵抗性）が必要な適用物、例えば油圧ホース、ラジエータ、吸気、ブレーキ、または燃料ホースなどのように自動車・トラック用機器に用いられるホース、空気、上記、水、化学薬品などの工業用転送ホース、または布巻きホースなどにおいて本発明の効果が引出されることを容易に認識する。それゆえ、コパラ系アラミド／メタ系アラミドハイブリッドヤーンによりホースの補強のヤーンを作成することにより、本発明は、従来の補強技術に従って作成したホースに比べて耐屈曲疲労性およびホースの耐久性を増加させる方法を供給する。

図示された本発明のハイブリッドヤーンを有する品目の形態はホースおよびホースシステムである一方で、本発明のハイブリッドヤーンは動的荷重がかかるタイヤ、空気バネ、および他のゴム組成物に荷運搬コード（ｌｏａｄ ｃａｒｒｉｅｒ ｃｏｒｄ）を供給するのにも有益である。空気バネへの荷運搬コードの使用は、例えば米国特許第４，９５４，１９４号に記載され、同じ公開内容が参照によりここに組入れられる。タイヤの骨組みおよび／またはトレッド補強のための荷運搬コードへの使用は、例えば米国特許第３，６１６，８３２号に記載され、同じ公開内容が参照すによりここに組入れられる。

本発明は例示の目的のために詳細に述べられたが、そのような詳細は単に当該目的のためであって、変更は、本発明の精神や範囲から逸脱しないように、特許請求の範囲で限定されるであろうことは除いて、当分野の通常の知識を有する者によって行い得ることが理解される。ここで開示された発明は、ここに特に開示されていないいかなる要素がなくても、好適に実施されるであろう。

Claims (16)

1. チューブと、編物と、カバーとを備え、前記編物はコパラ系アラミド繊維の第１のヤーンとメタ系アラミド繊維の第２のヤーンとを有するハイブリッドヤーンを有することを特徴とするフレキシブルホース。
2. 前記ハイブリッドヤーンの表面繊維は、コパラ系アラミド繊維とメタ系アラミド繊維であることを特徴とする請求項１に記載のホース。
3. 前記編物は前記チューブと前記カバーとの間において前記ホースに埋め込まれることを特徴とする請求項１に記載のホース。
4. 前記第１のヤーンと前記第２のヤーンとは、インチあたり約５回までともに撚られていることを特徴とする請求項１に記載のホース。
5. 前記コパラ系アラミド繊維はパラ−フェニレン テレフタルアミドと３、４−オキシジフェニレン テレフタルアミドとの共重合体であり、前記メタ系アラミド繊維はポリ−メタ−フェニレン イソフタルアミドであることを特徴とする請求項１に記載のホース。
6. 前記第１のヤーンはＴＥＣＨＮＯＲＡ（登録商標）繊維を有し、前記第２のヤーンはＮＯＭＥＸ（登録商標）繊維を有することを特徴とする請求項１に記載のホース。
7. 前記第１のヤーンと前記第２のヤーンとは、インチあたり約１回から約５回までともに撚られていることを特徴とする請求項１に記載のホース。
8. 前記編物は、フィートあたり約５０から約２００の編目を有することを特徴とする請求項１に記載のホース。
9. 前記ハイブリッドヤーンは、前記繊維同士の接着またはコードの本体への接着のための付加的な接着処理が施されていない基礎ヤーンを有することを特徴とする請求項１に記載のホース。
10. ラジエーターホース、冷却剤ホース、ヒーターホース、またはＣＡＣホースの形態である請求項１に記載のホース。
11. ハイブリッドヤーンを形成するために、少なくとも、コパラ系アラミドである第１の基礎ヤーンとメタ系アラミドである第２の基礎ヤーンとの結合と、
    チューブの形成と、
    前記チューブ上への補強生地層を形成するためのハイブリッドヤーンの編上げと、
    前記チューブと前記生地層とのあたりのカバーの形成とを備える
    ことを特徴とする製造方法。
12. 前記結合において、前記基礎ヤーンを５ＴＰＩまで撚ることを特徴とする請求項１３に記載の製造方法。
13. 前記編上げにおいて、フィートあたり約５０から約２００の編目を形成することを特徴とする請求項１４に記載の製造方法。
14. 前記第１のヤーンはＴＥＣＨＮＯＲＡ（登録商標）繊維を有し、前記第２のヤーンはＮＯＭＥＸ（登録商標）繊維を有することを特徴とする請求項１に記載のホース。
15. チューブと、カバーと、主要補強として補強生地層とを備え、
    前記補強生地層は前記チューブと前記カバーとの間に埋め込まれ、前記補強生地層はＴＥＣＨＮＯＲＡ（登録商標）繊維である第１の基礎ヤーンとＮＯＭＥＸ（登録商標）繊維である第２の基礎ヤーンとを有するハイブリッドヤーンを有し、
    前記第１のヤーンと前記第２のヤーンとは、インチあたり約１回から約５回までともに撚られ、
    前記補強生地層は、フィートあたり約５０から約２００の編目を有する
    ことを特徴とする低圧流体転送ホース。
16. 前記チューブはＥＰＤＭまたはＣＰＥを有し、前記カバーはＥＰＤＭまたはＣＰＥを有することを特徴とする請求項１７に記載のホース。

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