JP2012076320A - ゴムホース製造用マンドレル - Google Patents

Abstract

【課題】加硫したゴムホースから円滑に引き抜けるようにしたゴムホース製造用マンドレルを提供する。
【解決手段】ゴムホース製造用マンドレル１の外周面２ａの平均粗さを４μｍ以上３０μｍ以下にするとともに、外周面２ａの凹凸の平均間隔を３０μｍ以上１００μｍに設定することにより、加硫工程でマンドレル１の外周面２ａとゴムホース４の内面ゴム層５とが強固に密着することを防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ゴムホース製造用マンドレル関し、さらに詳しくは、加硫したゴムホースから円滑に引き抜けるようにしたゴムホース製造用マンドレルに関するものである。

ゴムホースを製造する際には、マンドレルを芯材としてその外周面に順次、ホース構成部材を積層してホース成形体を成形する。次いで、ホース成形体の外周面に外被部材を積層した状態にしてホース成形体を加硫している。加硫工程の後、外被部材の除去作業とマンドレルからのゴムホースの引き抜き作業が行なわれる。その際には、加硫したゴムホースの内部に水圧を付与してマンドレルをゴムホースから引き抜くようにしている。ここで、ゴムホースの最内周層を形成する部材の種類、即ち、マンドレルの外周面に接して積層されるゴム組成物や樹脂の種類によっては、加硫工程でマンドレルと強く密着して、加硫したゴムホースからマンドレルを円滑に引き抜くことができないという問題があった。このような問題が生じると、生産性が低下し、また、加硫したゴムホースから強引にマンドレルを引き抜くとゴムホースの品質に悪影響が生じることもある。

そこで、加硫したゴムホースからマンドレルを引き抜き易くするために、マンドレルの表面粗さを特定の範囲に設定することが種々提案されている（例えば、特許文献１、２、３参照）。しかしながら、マンドレルの表面粗さを特定の範囲に設定しただけでは、マンドレルを円滑に引き抜けない場合があった。そこで、本願発明者は、マンドレルの引き抜き性に影響を与える他の要因を見出し、この知見に基づいて仕様を決定することにより、従来に比して、加硫したゴムホースから円滑に引き抜けるマンドレルを得ることが可能になった。

特開平３−１５３３３３号公報 特開平７−２６６４４８号公報 特開平８−８５１６４号公報

本発明の目的は、加硫したゴムホースから円滑に引き抜けるようにしたゴムホース製造用マンドレルを提供することにある。

上記目的を達成するため本発明のゴムホース製造用マンドレルは、ゴムホースの最内周層を形成する部材が外周面に押し出され、その外周側に順次、ホース構成部材が積層されるゴムホース製造用マンドレルにおいて、外周面の平均粗さが４μｍ以上３０μｍ以下であり、外周面の凹凸の平均間隔が３０μｍ以上１００μｍであることを特徴とする。

本発明によれば、マンドレルの外周面の平均粗さを、マンドレルの円滑な引き抜きに有利な４μｍ以上３０μｍ以下にしたことに加えて、外周面の凹凸の平均間隔を３０μｍ以上１００μｍ以下にすることで、加硫したゴムホースとの防着性が向上するので、加硫したゴムホースからマンドレルを円滑に引き抜くことが可能になる。

ここで、少なくともマンドレルの外周面が、ポリメチルペンテンまたは１１ナイロンのいずれかで形成されている仕様にすることもできる。ポリメチルペンテンや１１ナイロンは、ゴムホースの製造に要求される耐久性等を備えつつ、加硫したゴムホースとの防着性にも優れているので、この仕様にした場合、より一層、円滑に加硫したゴムホースからマンドレルを引き抜くことが可能になる。

マンドレルの全体がポリメチルペンテンまたは１１ナイロンの単一材質で形成されている仕様にすることもできる。この仕様の場合、マンドレルの製造工程が簡素化される。

マンドレルの外周層がポリメチルペンテンまたは１１ナイロンのいずれかで形成されているとともに、この外周層の内周側の芯部が外周層とは異なる材質で形成されている仕様にすることもできる。この仕様の場合、加硫したゴムホースとの優れた防着性を確保しつつ、芯部の材質を変えることにより、マンドレルの特性（引張強度、曲げ強度、曲げ易さ、重さ等）を所望のとおりにすることができる。

本発明のマンドレルと成形されたゴムホースを例示する一部切開斜視図である。 本発明のマンドレルを例示する断面図であり、図２（ａ）は単一材質で形成されたマンドレル、図２（ｂ）は外周層と芯部とで材質を異ならせた２層構造のマンドレルである。 本発明で規定するマンドレルの外周面の平均粗さＲａを示す説明図である。 本発明で規定するマンドレルの外周面の凹凸の平均間隔Ｓｍを示す説明図である。 引き抜き性の試験方法を示す説明図である。

以下、本発明のゴムホース製造用マンドレルを図に示した実施形態に基づいて説明する。

ゴムホース４を製造する際には、図１に例示するように円柱状の本発明のマンドレル１を芯材として、その外周面２ａに、ゴムホース４の最内周層となる内面ゴム層５を形成する未加硫ゴムが押し出され、順次、補強層６を形成する補強部材、外面ゴム層７を形成する未加硫ゴムが積層されてホース成形体４が成形される。ホース成形体４の最外周面には、外型として機能する外被部材が積層される。尚、本願明細書では、ホース成形体４とホース成形体を加硫して得られるゴムホース４に同じ符号４を付している。

ホース成形体４は、この構造に限定されるものではなく、種々の構造を採用できる。最内周層を形成する部材として、樹脂をマンドレル１の外周面２ａに押し出すこともできる。或いは、この樹脂で形成された最内周層に、未加硫ゴムを押し出して積層し、その後、補強層６などを積層することもできる。

内面ゴム層５を形成する未加硫ゴムとしては、例えば、硫黄系配合剤を含んだＮＢＲ系ゴム、ＳＢＲゴム、ＥＮＲゴム等が使用される。外面ゴム層７を形成する未加硫ゴム部材としては、例えば、硫黄系配合剤を含んだＣＲゴム、ＥＰＤＭゴム、ＳＢＲゴム等が使用される。これら未加硫ゴムのゴム種は、ゴムホース４に対する要求性能に応じて適宜決定される。

最内周層を樹脂にする場合は、６ナイロンやポリオレフィン系樹脂、フッ素樹脂等が使用される。或いは、これら樹脂に、既述した内面ゴム層５を形成する未加硫ゴムを積層する。

補強層６は、繊維やワイヤ等を、所定角度でスパイラル状に巻き付けて、または、所定の編組角度で編組して（ブレード状にして）巻き付けて構成される。補強層６の数は１層に限らず、ゴムホース４に対する要求性能に応じて適宜決定される。

外被部材を被覆されたホース成形体４は、加硫装置の内部に配置され、所定の加圧下で所定の温度に加熱されて加硫される。加硫方法によっては加圧せずに常圧で加熱して加硫を行なう。加硫工程の後に、加硫されたホース成形体４（即ち、ゴムホース４）からは外被部材が除去され、ゴムホース４の内部、即ち、マンドレル１が存在している部分に水圧をかける等によってマンドレル１が引き抜かれて、ゴムホース４の製造が完了する。引き抜かれたマンドレル１の外周面には、新たなホース構成部材が積層されて上記製造工程で繰返し使用される。

マンドレル１の材質は、樹脂または金属であり、長尺（例えば、１００ｍ〜２００ｍ）のゴムホース４を製造する場合は、主に樹脂製のマンドレル１を使用し、短尺（例えば、２０ｍ〜３０ｍ）のゴムホース４を製造する場合は、主に金属製のマンドレルを使用する。マンドレル１に使用する樹脂としては、ポリメチルペンテン、１１ナイロン、６ナイロン等を例示できる。マンドレル１に使用する金属としては、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム等を例示できる。マンドレル１の外径は、６ｍｍ〜１５ｍｍ程度である。

マンドレル１の外周面２ａの平均粗さＲａは、４μｍ以上３０μｍ以下になっている。この平均粗さＲａとは図３に例示するように、粗さ曲線Ｃからその平均線Ａｖの方向に基準長さＬだけ抜き取り、この抜き取った部分の平均線Ａｖから粗さ曲線Ｃ（＝ｆ（ｘ））までの偏差の絶対値を合計して、その合計を基準長さＬで除した値であり、下記（１）式で算出される。

また、マンドレル１の外周面２ａの微小な凹凸の平均間隔Ｓｍは、３０μｍ以上１００μｍ以下になっている。この凹凸の平均間隔Ｓｍとは、図４に例示するように、粗さ曲線Ｃからその平均線Ａｖの方向に基準長さＬだけ抜き取り、１つの山およびその山に隣り合う谷に対応する平均線Ａｖの長さＳｍｉの合計を求めて、その合計を基準長さＬで除した値であり、下記（２）式で算出される。

マンドレル１の外周面２ａの平均粗さＲａが、４μｍ以上３０μｍ以下になっているので、マンドレル１に接するゴム（内面ゴム層５）と、マンドレル１とのミクロ的な接触面積が適度に小さくなる。加えて、マンドレル１の外周面２ａの微小な凹凸の平均間隔Ｓｍは、３０μｍ以上１００μｍ以下になっているので、マンドレル１に接するゴム（内面ゴム層５）とマンドレル１との適度な接触が、マンドレル１の外周面２ａの全て範囲でまんべんなく得られる。

それ故、加硫工程において内面ゴム層５を形成するゴム部材が、マンドレル１の外周面２ａに強固に密着することを防止することができる。これによって、円滑に加硫したゴムホース４からマンドレル１を円滑に引き抜くことが可能になる。

外周面２ａの平均粗さＲａが４μｍ未満では、平滑すぎてマンドレル１に接するゴムとマンドレル１との接触面積を適度に小さくすることが難しく、平均粗さＲａが３０μｍ超では内面ゴム層５の粗さが過大になってゴムホース４に対するホース金具の加締め性に悪影響が生じる。また、外周面２ａの微小な凹凸の平均間隔Ｓｍが３０μｍ未満では、凹凸の数が多くなるのでマンドレル１に接するゴムとの面積が大きくなり、結果的に両者の間の摩擦抵抗が大きくなるという悪影響が生じる。一方、平均間隔Ｓｍが１００μｍ超では、外周面２ａが平滑すぎてマンドレル１に接するゴムとマンドレル１との接触面積を適度に小さくすることが難しくなる。

マンドレル１の外周面２ａの平均粗さＲａおよび凹凸の平均間隔Ｓｍを上記範囲にするには、外周面２ａが樹脂の場合は、例えば樹脂の押出条件（押出温度および押出速度等）をコントロールしたり、特許文献２、３に記載されているように、樹脂に充填する充填剤の種類や配合量を調整することにより行ない、外周面２ａが金属の場合は例えば、ショットブラスト処理等により行なう。外周面２ａが樹脂の場合にも、ショットブラスト処理等を行なうこともできる。

ポリメチルペンテンや１１ナイロンは、ゴムホース４の製造に要求される耐久性等を備えつつ、加硫したゴムホース４との防着性にも優れている。そのため、マンドレル１の少なくとも外周面２ａを、ポリメチルペンテンまたは１１ナイロンのいずれかにより形成すると、より一層、円滑に加硫したゴムホース４からマンドレル１を引き抜くことが可能になる。

例えば、図２（ａ）に例示するように、マンドレル１の全体をポリメチルペンテンまたは１１ナイロンの単一材質で形成することもできる。この仕様にした場合は、マンドレル１の製造工程が簡素化される。

或いは、図２（ｂ）に例示するように、マンドレル１の外周層２がポリメチルペンテンまたは１１ナイロンのいずれかで形成されているとともに、この外周層２の内周側の芯部３が外周層２とは異なる材質で形成された仕様にすることもできる。例えば、外周層２をポリメチルペンテンまたは１１ナイロンのいずれかで形成して、芯部３を外周層２とは異なる樹脂或いは金属にすることもできる。この仕様の場合、加硫したゴムホース４との優れた防着性を確保しつつ、芯部３の材質を変えることにより、マンドレル１の特性（引張強度、曲げ強度、曲げ易さ、重さ等）を所望のとおりに設定し易くなる。

マンドレルの試験サンプルとして、表１のように仕様を変えた同一サイズ（外径１０ｍｍ、長さ４００ｍｍ）の９種類（実施例１〜４、比較例１〜５）を用意した。それぞれの試験サンプルの外周面に表２に示す配合の未加硫ゴム（厚さ０．５ｍｍ）を２５０ｍｍ程度の長さ巻き付けた後、この未加硫ゴムをマンドレルの試験サンプルとともに所定の共通条件下で加硫した。その後、加硫されたゴムから試験サンプルから引抜く際の引抜き性を下記の評価方法によって評価し、その結果を表１に示す。表１中に記載されているＴＰＸとは、ポリメチルペンテンである。

[引き抜き性]
図５に示すように、試験サンプル８よりもわずかに大径の貫通孔１０ａを有する治具１０を用いて、試験サンプル８の一端部を貫通孔１０ａに挿通させて、この一端部を引張ることにより、加硫されたゴム９から試験サンプル８を引き抜いた。この時に生じる最大引抜き力を測定した。引き抜き速度は５０ｍｍ／ｍｉｎに設定した。

比較例１の最大引抜き力を基準の１００としてそれぞれの試験サンプル８の引抜き性を指数評価した。指数が小さい程、マンドレルを引抜き易いことを示す。この指数が１００未満の場合を、引き抜き性に優れていると判断して○で表示して、指数が１００以上の場合を引き抜き性が劣っていると判断して×で表示した。

表１の結果から、比較例１〜５に比して実施例１〜４は、引き抜き性に優れていることが分かる。

１ マンドレル
２ 外周層
２ａ 外周面
３ 芯部
４ ゴムホース（ホース成形体）
５ 内面ゴム層
６ 補強層
７ 外面ゴム層
８ 試験サンプル（マンドレル）
９ ゴム部材
１０ 治具
１０ａ 貫通孔

Claims (4)

1. ゴムホースの最内周層を形成する部材が外周面に押し出され、その外周側に順次、ホース構成部材が積層されるゴムホース製造用マンドレルにおいて、外周面の平均粗さが４μｍ以上３０μｍ以下であり、外周面の凹凸の平均間隔が３０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とするゴムホース製造用マンドレル。
2. 少なくとも外周面が、ポリメチルペンテンまたは１１ナイロンのいずれかで形成されている請求項１に記載のゴムホース製造用マンドレル。
3. 全体がポリメチルペンテンまたは１１ナイロンの単一材質で形成されている請求項２に記載のゴムホース製造用マンドレル。
4. 外周層がポリメチルペンテンまたは１１ナイロンのいずれかで形成されているとともに、この外周層の内周側の芯部が外周層とは異なる材質で形成されている請求項２に記載のゴムホース製造用マンドレル。

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