JP2014134245A

JP2014134245A - 耐摩耗チューブ

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Publication number: JP2014134245A
Application number: JP2013002394A
Authority: JP
Inventors: Hirotoshi Ito; 広敏伊藤; Hironori Otaki; 博紀大滝
Original assignee: Hirakawa Hewtech Corp
Current assignee: Hirakawa Hewtech Corp
Priority date: 2013-01-10
Filing date: 2013-01-10
Publication date: 2014-07-24
Anticipated expiration: 2033-01-10
Also published as: JP6013924B2

Abstract

【課題】耐摩耗性に優れるとともに、薄肉で優れた耐キンク性を併有する耐摩耗チューブを提供する。
【解決手段】耐摩耗チューブ１０を、金属線の編組からなる筒状の第１の金属補強層２と、第１の金属補強層２を包含した、第１の熱可塑性樹脂からなる筒状の内層３と、内層３の外周に形成された、金属線の編組からなる筒状の第２の金属補強層４と、第２の金属補強層４の外周に形成されるとともに内層３に密着一体化された、第２の熱可塑性樹脂からなる筒状の外層５と、を備え、かつ内層３に包含された第１の金属補強層２の内表面は、内層３の内表面側に少なくとも一部が露出されるように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、耐摩耗チューブに関し、特に、耐摩耗性に優れるとともに、薄肉で優れた耐キンク性を併有する耐摩耗チューブに関する。

チューブの内表面又は外表面に耐摩耗性が必要な場合、内層又は外層に耐摩耗性に優れたゴム、超高分子量ポリエチレン等の樹脂を用いる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、チューブの内表面の耐摩耗性を向上させる場合、内表面に耐摩耗性に優れたポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を用いる方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開平７−１４８８５８号公報特開２００２−８５３３４号公報

しかしながら、特許文献１に使用されているゴム及び超高分子量ポリエチレンは、熱可塑性樹脂成形機では成形不可能であり、薄肉かつ細径の成形には適していないという問題がある。

また、特許文献２のように、内層にＰＴＦＥを使用した薄肉チューブにおいては、チューブ内に金属部品を通過させると、金属のエッジ等で薄肉ＰＴＦＥ層が破れてしまうという問題がある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、耐摩耗性に優れるとともに、薄肉で優れた耐キンク性を併有する耐摩耗チューブを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明によれば、以下の耐摩耗チューブが提供される。

［１］金属線の編組からなる筒状の第１の金属補強層と、前記第１の金属補強層を包含した、第１の熱可塑性樹脂からなる筒状の内層と、前記内層の外周に形成された、金属線の編組からなる筒状の第２の金属補強層と、前記第２の金属補強層の外周に形成されるとともに前記内層に密着一体化された、第２の熱可塑性樹脂からなる筒状の外層と、を備え、かつ前記内層に包含された第１の金属補強層の内表面は、前記内層の内表面側に少なくとも一部が露出して構成された耐摩耗チューブ。

［２］前記内層を構成する第１の熱可塑性樹脂は、フッ素系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、又はこれらの樹脂の混合物である前記［１］に記載の耐摩耗チューブ。

［３］前記外層を構成する第２の熱可塑性樹脂は、フッ素系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、又はこれらの樹脂の混合物である前記［１］又は［２］に記載の耐摩耗チューブ。

［４］前記第１の金属補強層は、ステンレス鋼、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）及びニッケル（Ｎｉ）の単体又はこれらの合金の、単線、１種以上の複数線又は１種以上の撚り線の、編組からなる前記［１］〜［３］のいずれかに記載の耐摩耗チューブ。

［５］前記第２の金属補強層は、ステンレス鋼、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）及びニッケル（Ｎｉ）の単体又はこれらの合金の、単線、１種以上の複数線又は１種以上の撚り線の、編組からなる前記［１］〜［４］のいずれかに記載の耐摩耗チューブ。

本発明によれば、耐摩耗性に優れるとともに、薄肉で優れた耐キンク性を併有する耐摩耗チューブが提供される。

本発明の実施の形態に係る耐摩耗チューブを模式的に示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。本発明の実施例の特性評価（耐摩耗性）に用いられる測定方法を模式的に示す説明図である。本発明の実施例の特性評価（耐キンク性）に用いられる測定方法を模式的に示す説明図である。本発明の実施例の特性評価（耐圧力）に用いられる測定装置を模式的に示す説明図である。

以下、本実施の形態に係る耐摩耗チューブについて、図面を参照しつつ、具体的に説明する。

［実施の形態］
図１に示すように、本実施の形態に関わる耐摩耗チューブ１０は、金属線の編組からなる筒状の第１の金属補強層２と、第１の金属補強層２を包含した、第１の熱可塑性樹脂からなる筒状の内層３と、内層３の外周に形成された、金属線の編組からなる筒状の第２の金属補強層４と、第２の金属補強層４の外周に形成されるとともに内層３に密着一体化された、第２の熱可塑性樹脂からなる筒状の外層５と、を備え、内層３に包含された第１の金属補強層２の内表面は、内層３の内表面側に少なくとも一部が露出して構成される。

本実施の形態に用いられる内層３は、第２の金属補強層４の隙間を介して外層５との密着一体化が図られるように構成される。このように構成することによって、例えば、薄肉で耐キンク性に優れた耐摩耗チューブ１０とすることができる。また、第１の金属補強層２を包含し、その第１の金属補強層２の内表面は、内層３の内表面側に少なくとも一部が露出して構成される。このように構成することによって、十分な内層３の内表面側の滑り性及び耐摩耗性を確保した上で、耐摩耗チューブ１０内に鋭利な金属等を挿通させた際の内層３の損傷を防ぐことができる。

また、本実施の形態に用いられる内層３は、チューブ内面の摩耗性、チューブの気密性、チューブ内面の耐薬品性を向上させる機能も有する。

さらに、本実施の形態に用いられる内層３は、上記特性の他にチューブが使用される温度環境での耐熱性及び耐屈曲疲労性を有することが好ましい。

以上の点から、本実施の形態に用いられる内層３を構成する第１の熱可塑性樹脂は、例えば、フッ素系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、又はこれらの樹脂の混合物から構成することが好ましい。中でも、フッ素系樹脂がさらに好ましい。フッ素系樹脂としては、例えば、ＰＴＦＥ等を挙げることができる。

また、機能性向上、例えば、難燃性、摺動性、耐候性の向上のために、第１の熱可塑性樹脂に各種の添加物を配合しても良い。また、内層３がフッ素系樹脂の場合、内層３の外表面を化学エッチング処理等の方法により脱フッ素化し、外層５に用いられる第２の熱可塑性樹脂との接着性を向上させても良い。

本実施の形態に用いられる第１の金属補強層２は、上述のように、内層３に包含され、第１の金属補強層２の内表面は、内層３の内表面側に少なくとも一部が露出して構成される。このため、十分な内層３の内表面側の滑り性及び耐摩耗性を確保した上で、チューブ内に鋭利な金属等を挿通させた際の内層３の損傷を防ぎ、かつ薄肉で耐キンク性に優れた、ガイドチューブとして最適な耐摩耗チューブ１０とすることができる。

また、後述する第２の金属補強層４と組み合わせて、耐圧力、耐キンク性等機械的強度を向上させる機能も有する。

第１の金属補強層２は、ステンレス鋼、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）及びニッケル（Ｎｉ）の単体又はこれらの合金の、単線、１種以上の複数線又は１種以上の撚り線の、編組から構成されることが好ましい。

具体的には、第１の金属補強層２は、上述の単体又は合金からなる金属線のみの編組から構成しても良く、又は、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）１本及びタングステン（Ｗ）１本からなる２本持ちの金属線の編組のような、異なる材質の金属線を組み合わせた編組から構成しても良い。また、第１の金属補強層２の金属線は、単線に限らず、撚り線等を用いた編組としても良い。

本実施の形態に用いられる第２の金属補強層４は、上述のように、第１の金属補強層２と組み合わせて耐圧力、耐キンク性等機械的強度の向上のために用いられ、第１の金属補強層２の場合と同様に、ステンレス鋼、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）及びニッケル（Ｎｉ）の単体又はこれらの合金の、単線、１種以上の複数線又は１種以上の撚り線の、編組から構成されることが好ましい。

本実施の形態に用いられる第２の金属補強層４は、用途や使用環境に応じて、第１の金属補強層２と同一のものを使用しても良く、異なるものを用いても良い。例えば、輸送機器用圧力配管の用途の場合、軽量化が図れるチタン線を用いることが好ましい。

本実施の形態に用いられる外層５は、上述のように、第２の金属補強層４の隙間を介して内層３との密着一体化が図られるように構成される。このように構成することによって、例えば、薄肉で耐キンク性に優れた耐摩耗チューブ１０とすることができる。

また、外層５は、第２の金属補強層４の保護、外表面の耐薬品性、摺動性を向上させる機能も有する。外層５を構成する第２の熱可塑性樹脂は、上記特性の他にチューブが使用される温度環境での耐熱性及び耐屈曲疲労性を有することが好ましい。

以上の点から、外層５を構成する第２の熱可塑性樹脂は、フッ素系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、又はこれらの樹脂の混合物（ポリマーアロイやポリマーブレンド）であることが好ましい。

機能性向上、例えば、難燃性、摺動性、耐候性の向上のために、第２の熱可塑性樹脂に各種の添加物を配合しても良い。

［耐摩耗チューブの製造方法］
以下、耐摩耗チューブの製造方法を、工程ごとに具体的に説明する。

（内層３の形成）
本実施の形態において、内層３の形成は、第１の金属補強層２の外周に、第１の熱可塑性樹脂を押出成形して、内層３を形成することによって行われる。具体的には、第１の金属補強層２を包含するように、第１の金属補強層２の内表面が、内層３の内表面側に少なくとも一部が露出するように、例えば、銀メッキ軟銅線上に、タングステン線（Ｗ）を編組し、その上に、ＰＴＦＥのディスパージョンを浸漬コーティングし、乾燥、焼結して、薄肉の内層３を成形する。また、内層３がフッ素系樹脂の場合、内層３の外表面を化学エッチング処理等の方法により脱フッ素化し外層５に用いられる第２の熱可塑性樹脂との密着性を向上させても良い。

（第２の金属補強層４の配設）
本実施の形態において、第２の金属補強層４の配設は、内層３の外周に、金属の編組からなる第２の金属補強層４を配設することによって行われる。具体的には、芯材の外周に、第１の金属補強層２、及び内層３が形成されたものに編組機を用いて金属線を編み込むことにより配設する。編組機は一般的な１６打ち〜６４打ちで良く、編み方も一般的な２オーバー２アンダーや１オーバー１アンダーでも良い。

（外層５の形成）
本実施の形態において、外層５の形成は、第２の金属補強層４の外周に、第２の熱可塑性樹脂を押出成形して、外層５を形成することによって行われる。具体的には、前記第２の金属補強層４の網目の隙間にある内層３と密着するよう第２の熱可塑性樹脂を押出成形機・ペースト押出成形機等を用いて薄肉の外層５を成形する。

（定尺切断）
本実施の形態において、定尺切断は、芯材の外周に、第１の金属補強層２、内層３、第２の金属補強層４及び外層５が積層形成されたものを、所定の長さに切断することによって行われる。具体的には、外層５の押出成形と連動した切断機を用いて１〜３ｍ程度の長さに切断することが好ましい。

（加熱による密着向上処理）
本実施の形態において、加熱による密着向上処理は、熱可塑性樹脂を加熱して、第１の金属補強層２、内層３、第２の金属補強層４及び外層５の密着性を向上させることによって行われる。具体的には、定尺切断したものを、同様に切断した熱収縮チューブや金型、金属管内に挿入し、その上から熱風、加熱炉等により熱可塑性樹脂を十分な密着力が得られる条件で加熱しながら、加圧し、冷却し、第１の金属補強層２、内層３、第２の金属補強層４、及び外層５を密着一体化させ、その後、熱収縮チューブ等を剥離する。加熱による密着向上処理は必要に応じて実施されるものである。

（芯材の抜去）
本実施の形態において、芯材の抜去は、例えば、剥き出し機等により端末から芯材を露出させたのち引き抜くか、又は芯材を延伸することにより縮径し引き抜くことにより行う。

以下に、本発明の耐摩耗チューブを、実施例を用いてさらに具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実施例によって、いかなる制限を受けるものではない。

（実施例１）
外径１．１ｍｍの銀メッキ軟銅線上に、直径φ０．０１ｍｍのタングステン線（Ｗ）を４本持ち３２打ちピッチ１．０ｍｍで編組を構成した後に、ＰＴＦＥ（旭硝子社製、商品名：ＡＤ−９１１Ｅ）のディスパージョンを肉厚０．０１５ｍｍで浸漬コーティングし、乾燥、焼結して編組とＰＴＦＥとが一体化した内層を作製した。

この内層上に、直径φ０．０４ｍｍのステンレス線（ＳＵＳ３０４）を３本持ち１６打ちピッチ２．７ｍｍで編組し、ケミカルエッチング処理によりフッ素樹脂表面の接着性を向上させてから、上述の編組の隙間から内層と密着するようポリエステル系熱可塑性エラストマー（ＴＰＥＥ）（東レ・デュポン社製、商品名：ハイトレル（登録商標）５５７７）をシリンダー径２０ｍｍのクロスヘッド型押出成形機を用いて、成形温度２５０℃、押出速度６ｍ／分、外径１．５３ｍｍに押出成形した後に、１．０ｍに切断両端末を剥き出しして銅線を露出させた後に、銅線を延伸して引き抜き、耐摩耗チューブを得た。

（比較例１）
内層に包含された第１の金属補強層の内表面が、内層の内表面側に少なくとも一部が露出するようには構成されていない耐摩耗チューブの例として、外径１．１ｍｍの銀メッキ軟銅線上に、最内層として、ＰＴＦＥ（旭硝子社製、商品名：ＡＤ−９１１Ｅ）のディスパージョンを肉厚０．０１５ｍｍでコーティングし乾燥し、その後、直径φ０．０１ｍｍのタングステン線（Ｗ）を４本持ち３２打ちピッチ１．０ｍｍで編組を構成し、さらに、ＰＴＦＥ（旭硝子社製、商品名：ＡＤ−９１１Ｅ）のディスパージョンを、上述の編組の隙間から最内層と密着するよう肉厚０．０１５ｍｍでコーティングし乾燥、焼結して、内層を作製した。

この内層上に直径φ０．０４ｍｍのステンレス線（ＳＵＳ３０４）を３本持ち１６打ちピッチ２．７ｍｍで編組し、ケミカルエッチング処理によりフッ素樹脂表面の接着性を向上させてから、上述の編組の隙間から内層と密着するようＴＰＥＥ（東レ・デュポン社製、商品名：ハイトレル（登録商標）５５７７）をシリンダー径２０ｍｍのクロスヘッド型押出成形機を用いて成形温度２５０℃、押出速度６ｍ／分、外径１．５３ｍｍに押出成形した後に、１．０ｍに切断両端末を剥き出しして、銅線を露出させた後に、銅線を延伸して引き抜き、耐摩耗チューブを得た。

（比較例２）
内層を備えない耐摩耗チューブの例として、外径１．１ｍｍの銀メッキ軟銅線上に、テトラフルオロエチレン―パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）（旭硝子社製、商品名：Ｐ−６２ＸＰ）をシリンダー径３０ｍｍのクロスヘッド型フッ素樹脂押出成形機により、成形温度３４０℃、押出速度８ｍ／分、肉厚０．０７ｍｍで被覆された最内層上に、直径φ０．０４ｍｍのステンレス線（ＳＵＳ３０４）を３本持ち１６打ちピッチ２．７ｍｍで編組し、ケミカルエッチング処理によりフッ素樹脂表面の接着性を向上させてから、ＴＰＥＥ（東レ・デュポン社製、商品名：ハイトレル（登録商標）５５７７）をシリンダー径２０ｍｍのクロスヘッド型押出成形機を用いて、成形温度２５０℃、押出速度６ｍ／分、外径１．５３ｍｍに押出成形したのちに、１．０ｍに切断両端末を剥き出しして銅線を露出させた後に、銅線を延伸して引き抜き、チューブを得た。

（比較例３）
内層を備えない（最内層も備えない）耐摩耗チューブの例として、外径１．１ｍｍの銀メッキ軟銅線上に、直径φ０．０４ｍｍのステンレス線（ＳＵＳ３０４）を３本持ち１６打ちピッチ２．７ｍｍで編組し、ＴＰＥＥ（東レ・デュポン社製、商品名：ハイトレル（登録商標）５５７７）をシリンダー径２０ｍｍのクロスヘッド型押出成形機を用いて、成形温度２５０℃、押出速度６ｍ／分、外径１．５３ｍｍに押出成形した後に、１．０ｍに切断両端末を剥き出しして銅線を露出させた後に、銅線を延伸して引き抜き、チューブを得た。

［特性評価］
特性評価は、以下の方法により実施した。その結果を表１に示す。

（内面の耐摩耗性）
図２に示すように、内面（内層の第１の金属補強層２が露出した内表面）の耐摩耗性を、チューブを概ね半分の断面になるよう切断したサンプル６を作製して端面を直角に切断した外径１．０ｍｍのステンレス丸棒７で内面を３０回擦り、その状態を確認することによって評価した。

（耐キンク性）
図３に示すように、「耐キンク性」は、耐摩耗チューブ１０を用いてループ状の円を作り、耐摩耗チューブ１０の両端を引張りながら、ループ径を小さくしていき、耐摩耗チューブ１０がキンクした際のループ径を測定することによって実施した。

（耐圧力）
図４に示すように「耐圧力」はコンプレッサー１１で水を吸い上げ、バルブ１２によってある一定の水圧を保持させ（圧力ゲージ１で水圧Ｐ１を測定）、そして、バルブ１３を開けることによって耐摩耗チューブ１０に水圧を加え、水圧を徐々に上げていき、サンプルが破壊した圧力Ｐ１を測定することによって実施した。なお、図４において、圧力ゲージ２は、耐摩耗チューブ１０内の圧力Ｐ２の測定用である。また、ＣＮ２は耐摩耗チューブ１０用のコネクターである。

表１における総合判定で示すように、実施例１で得られた耐摩耗チューブ１０は、内面の耐摩耗性、耐キンク性及び耐圧力のいずれにも優れていた。一方、比較例１で得られた、内層に包含された第１の金属補強層の内表面が内層の内表面側に少なくとも一部が露出するようには構成されていないチューブは、耐圧力及び耐キンク性に最も優れているが、内面の耐摩耗性に劣り、比較例２で得られた内層を有しないチューブは、内面の耐摩耗性及び耐キンク性に劣り、また、比較例３で得られた内層を有しない（最内層も有しない）チューブの場合は、内面の耐摩耗性、耐キンク性及び耐圧力のいずれにも劣っていた。

２第１の金属補強層
３内層
４第２の金属補強層
５外層
６サンプル
７ステンレス丸棒
１０耐摩耗チューブ
１１コンプレッサー
１２バルブ
１３バルブ

Claims

金属線の編組からなる筒状の第１の金属補強層と、
前記第１の金属補強層を包含した、第１の熱可塑性樹脂からなる筒状の内層と、
前記内層の外周に形成された、金属線の編組からなる筒状の第２の金属補強層と、
前記第２の金属補強層の外周に形成されるとともに前記内層に密着一体化された、第２の熱可塑性樹脂からなる筒状の外層と、を備え、かつ
前記内層に包含された第１の金属補強層の内表面は、前記内層の内表面側に少なくとも一部が露出して構成された耐摩耗チューブ。
前記内層を構成する第１の熱可塑性樹脂は、フッ素系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、又はこれらの樹脂の混合物である請求項１に記載の耐摩耗チューブ。
前記外層を構成する第２の熱可塑性樹脂は、フッ素系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、又はこれらの樹脂の混合物である請求項１又は２に記載の耐摩耗チューブ。
前記第１の金属補強層は、ステンレス鋼、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）及びニッケル（Ｎｉ）の単体又はこれらの合金の、単線、１種以上の複数線又は１種以上の撚り線の、編組からなる請求項１〜３のいずれか１項に記載の耐摩耗チューブ。
前記第２の金属補強層は、ステンレス鋼、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）及びニッケル（Ｎｉ）の単体又はこれらの合金の、単線、１種以上の複数線又は１種以上の撚り線の、編組からなる請求項１〜４のいずれか１項に記載の耐摩耗チューブ。