JP2023066117A - マリンホースおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な耐摩耗性を有して所望厚さのウレタン層を最外周面に備えたマリンホースの生産性を向上させることができるマリンホースおよびその製造方法を提供する。【解決手段】円筒状の未加硫の内面層４とカバー層９との間に円筒状の補強層５、６、７が埋設された円筒状の外周面に、ミラブルウレタンポリマーを含むゴム組成物からなるシート状材料１１Ｔを積層した成形体を、加硫缶１４の内部でスチーム加硫してホース本体部３を加硫するとともに、シート状材料１１Ｔをウレタン内周層１１に形成し、ウレタン内周層１１の外周面にキャスタブルウレタンポリマーを含むゴム組成物からなる液状材料１２Ｔを塗布して熟成させることで液状材料１２Ｔをウレタン外周層１２に形成して、加硫されたホース本体部３の外周面に、ウレタン内周層１１ａとウレタン外周層１２とが順に積層された積層構造の所望厚さのウレタン層１０を設ける。【選択図】図３

Description

本発明は、マリンホースおよびその製造方法に関し、さらに詳しくは、良好な耐摩耗性を有して所望厚さのウレタン層を最外周面に備えたマリンホースの生産性を向上させることができるマリンホースおよびその製造方法に関するものである。

原油等の流体を海上輸送するためにはマリンホースが使用されている（例えば、特許文献１参照）。マリンホースには、最外周面の摩耗を抑制するために、最外周面にウレタン層を備えているものがある。

このウレタン層は例えば、キャスタブルウレタンポリマーを含むゴム組成物からなる液状材料をホース本体部の外周面に塗布して熟成させることで形成される。このゴム組成物を用いることで、加硫工程を経ることなく耐摩耗性に優れたウレタン層を形成できるメリットがある。しかしながら、液状材料なので一度に厚く塗布することができないため、所望の厚さにするには繰り返し塗布する必要がある。また、液状材料を硬化させるまでには非常に長い熟成時間が必要になる。それ故、良好な耐摩耗性を有して所望厚さのウレタン層を最外周面に備えたマリンホースの生産性を向上させるには改善の余地がある。

特開２０１４－１２２６７２号公報

本発明の目的は、良好な耐摩耗性を有して所望厚さのウレタン層を最外周面に備えたマリンホースの生産性を向上させることができるマリンホースおよびその製造方法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マリンホースは、最外周面にウレタン層を備えたマリンホースにおいて、前記ウレタン層が、キャスタブルウレタンポリマーを含むゴム組成物からなるウレタン外周層と、このウレタン外周層の内周側に配置されるミラブルウレタンポリマーを含むゴム組成物からなるウレタン内周層との積層構造であることを特徴とする。

本発明のマリンホースの製造方法は、最外周面にウレタン層を備えたマリンホースの製造方法において、円筒状の未加硫の内面層とカバー層との間に円筒状の補強層が埋設された円筒状のホース本体部を成形し、前記ホース本体部の外周面に、ミラブルウレタンポリマーを含むゴム組成物からなるシート状材料を積層した成形体を、加硫缶の内部に配置してスチーム加硫することで前記ホース本体部を加硫するとともに、前記シート状材料をウレタン内周層に形成し、前記ウレタン内周層の外周面にキャスタブルウレタンポリマーを含むゴム組成物からなる液状材料を塗布して熟成させることで前記液状材料をウレタン外周層に形成して、加硫された前記ホース本体部の外周面に、前記ウレタン内周層と前記ウレタン外周層とが順に積層された積層構造の前記ウレタン層を設けることを特徴とする。

本発明によれば、前記ウレタン内周層は、ミラブルウレタンポリマーを含むゴム組成物からなる前記シート状材料を積層してスチーム加硫することで形成できるので、短時間で任意の層厚を得るには有利になる。前記ウレタン外周層は、キャスタブルウレタンポリマーを含むゴム組成物からなる液状材料を塗布して熟成させることで形成できるので優れた耐摩耗性を確保できる。そのため、前記ウレタン層を前記ウレタン外周層と前記ウレタン内周層との積層構造にすることで、前記ウレタン層の外周面は優れた耐摩耗性を得ることができるとともに、前記ウレタン層を所望厚さにし易くなる。したがって、良好な耐摩耗性を有して所望厚さのウレタン層を最外周面に備えたマリンホースを生産性よく製造するには有利になる。

本発明のマリンホースを例示する説明図である。 図１のマリンホースの長手方向一端部周辺の上半分を拡大して縦断面視で例示する説明図である。 図１のＡ－Ａ断面視でマリンホースの横断面構造を例示する説明図である。 図３のウレタン層周辺を拡大して縦断面視で例示する説明図である。 図４のウレタン層の変形例を示す説明図である。 図１のマリンホースを製造する際にホース本体部の外周面にシート状材料を積層する工程を例示する説明図である。 図６のシート状材料を積層したホース本体部をスチーム加硫する工程を例示する説明図である。 図７の工程によって加硫されたホース本体部およびウレタン内周層を例示する説明図である。 図８のウレタン内周層の外周面に液状材料を塗布する工程を例示する説明図である。

以下、本発明のマリンホースおよびその製造方法を、図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１～図４に例示するマリンホース１の実施形態は、円筒状の内面層４とカバー層９との間に円筒状の補強層群５、６、７が埋設された円筒状のホース本体部３と、ホース本体部３の外周面に積層されたウレタン層１０とを有している。マリンホース１の最外層面はこのウレタン層１０になっている。補強層群６、７はマリンホース１に要求される耐圧性能などに基づいて適宜設けることができる。

マリンホース１の長手方向両端には別のマリンホース１を連結するための連結端部２を備えている。連結端部２は、マリンホース１の長手方向に延在するニップル２ｂと、ニップル２ｂの長手方向一端に接合されたフランジ２ａとを有している。一般的には例えば、８本～１０数本程度のマリンホース１が連結されて使用される。図中の一点鎖線ＣＬは、マリンホース１の断面中心を通過してホース長手方向に延在する中心線である。尚、図３では、マリンホース１の横断面の１／４の範囲が記載されているが、記載されていないその他の範囲（３／４の範囲）も同じ構造である。

それぞれの連結端部２の間に延在するホース本体部３を詳述すると、円筒状の流路１ａを中心にして（即ち、中心線ＣＬを中心にして）、内周側から順に、内面層４、内側第一補強層群５、補強ワイヤ層６ｒ、内側第二補強層群６、外側補強層群７、浮力層８、カバー層９が同軸上に積層されている。内側第一補強層群５、内側第二補強層群６、外側補強層群７は、それぞれの一端部のニップルワイヤ５ｗ、６ｗ、７ｗと、ニップル２ｂの外周面に突設された固定リング２ｃ等により、ニップル２ｂに固定されている。

内面層４の内周面が流体Ｌの流路１ａになる。流体Ｌとしては、原油、ガソリン、ＬＰＧ等を例示できる。内面層４は流体Ｌの種類によって適切な材質が採用される。流体Ｌが原油等の場合は、内面層４は耐油性に優れたニトリルゴム等で形成される。

内側第一補強層群５は、複数のコード補強層が積層されて構成されている。そのコード補強層は適宜必要な層数に設定され、例えば４層～３０層程度に設定される。それぞれのコード補強層は、ゴム被覆された多数の補強コードが並列に引き揃えられて形成されている。

それぞれのコード補強層では、多数の補強コードが中心線ＣＬに対して所定角度で傾斜して延在している。上下に隣り合って積層されるコード補強層どうしでは、補強コードの傾斜方向が反対方向になって交差する配置になっている。補強コードとしてはマリンホースにおいて通常使用されているポリエステル、ポリケトン、アラミド、ビニロン、ナイロン等からなる樹脂繊維コード、或いは、スチールコードが用いられる。

それぞれのコード補強層は、接着用の薄いゴム層で被覆されていて、隣り合って積層されるコード補強層どうしはこの薄いゴム層を介して接合されている。また、第一内側補強層群５の内周面と内面層４の外周面とが当接して接合されている。

補強ワイヤ層６ｒは、第一内側補強層群５の外周面に補強ワイヤがマリンホース１の長手方向に間隔をあけて螺旋状に巻付けられて形成されている。補強ワイヤ層６ｒも接着用のゴム層で被覆されている。内側第一補強層群５の外周面と補強ワイヤ層６ｒの外周面とが当接して接合されている。補強ワイヤ層６ｒは任意で設けることができる。補強ワイヤ層６ｒは、第一内側補強層群５の内部に配置することもできる。

内側第二補強層群６および外側補強層群７もそれぞれ、内側第一補強層群５と実質的に同様の構造であり、複数のコード補強層が積層されて構成されている。内側第二補強層群６の内周面と補強ワイヤ層６ｒの外周面とが当接して接合されている。外側補強層群７は、内側補強層群５、６を補助する補強層であり、内側補強層群５、６が破損した場合にマリンホース１に生じる衝撃力（内圧）に対抗する。外側補強層群７の内周面と内側第二補強層群６の外周面とが当接して接合されている。

浮力層８は、スポンジゴムや発泡ポリウレタン等のマリンホース１を海上に浮上させる浮力を発揮する材料で形成されている。浮力層８の層厚（長手方向両端部以外の層厚）は、マリンホース１の大きさや要求される浮力等によって異なるが、例えば６０ｍｍ～３００ｍｍ程度である。外側補強層群７の外周面と浮力層８の内周面とが当接して接合されている。このマリンホース１はフローティングタイプなので浮力層８を備えているが、サブマリンタイプのマリンホース１の場合は浮力層８が省略される。

カバー層９は、ゴム等の非透水性材料で形成されている。浮力層８の外周面とカバー層９の内周面とが当接して接合され、カバー層９の外周面とウレタン層１０の内周面とが当接して接合されている。カバー層９はウレタン層１０との良好な接合性を確保するために、ウレタンとの接着性がよいＮＢＲゴムを主成分にするとよい。

図４に例示するようにウレタン層１０は、ウレタン外周層１２とウレタン内周層１１との積層構造になっている。ウレタン層１０の層厚は例えば３ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。この実施形態では、ウレタン層１０は、ホース本体部３の全長に渡って連続して延在しているが、ホース本体部３の長手方向の必要な範囲のみに設けることができる。例えば、ウレタン層１０はホース本体部３の長手方向で最も摩耗が激しい両端部のみ、或いは、少なくとも少なくとも両端部を含む範囲に設けるようする。

ウレタン内周層１１は、ホース本体部３（カバー層９）の外周面に積層されている。ウレタン内周層１１は、ミラブルウレタンポリマーを含むゴム組成物が硬化して形成されている。硬化前のミラブルウレタンポリマーを含むゴム組成物は、一般的な未加硫ゴムのように加硫することで硬化する。

ミラブルウレタンポリマーを含むゴム組成物としては公知の種々のものを使用することができる。この組成物の配合を例示すると、ウレタンポリマーが１００質量部、カーボンブラックまたはシリカが５０質量部、可塑剤が３０質量部、加硫剤が５質量部である。ウレタンポリマー種や配合剤の種類、これらの配合割合は、要求される耐久性（耐摩耗性）などに応じて適宜決定される。

ウレタン内周層１１の層厚は例えば２ｍｍ以上であり、ウレタン外周層１２の層厚以上の厚さである。ウレタン内周層１１の層厚は、ウレタン層１０の層厚の６０％以上であることがより好ましい。

ウレタン外周層１２は、ウレタン内周層１１の外周面に積層されていて、ウレタン内周層１１の外周面とウレタン外周層１２の内周面とが当接して接合されている。ウレタン外周層１２は、キャスタブルウレタンポリマーを含むゴム組成物が硬化して形成されている。液状のミラブルウレタンポリマーを含むゴム組成物は、常温下で熟成（養生）することで硬化するので、硬化させるための加硫工程が不要である。ウレタン外周層１２の層厚は例えば０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下である。

ミラブルウレタンポリマーを含むゴム組成物としては公知の種々のものを使用することができる。この組成物の配合を例示すると、ウレタンポリマーが１００質量部、カーボンブラックまたはシリカが５０質量部、可塑剤が３０質量部、加硫剤が５質量部である。ウレタンポリマー種や配合剤の種類、これらの配合割合は、要求される耐久性（耐摩耗性）などに応じて適宜決定される。

ウレタン外周層１２の色とウレタン外周層１２に隣接して積層されるウレタン内周層１１との色は、同じにすることもできるが異なっている仕様にすることもできる。両者の色を異ならせる場合は、一目して判別が容易になるように、両者の色相、彩度、明度の少なくもいずれかを異ならせる。例えば、一方を赤、橙、黄色系にして、他方を黒、グレー、茶、青色系にする。

図５に例示するように、ウレタン内周層１１は、色が異なる複数層１１ａ、１１ｂが積層された積層構造にすることもできる。例えば、それぞれのウレタン内周層１１ａ、１１ｂが一目して判別が容易になるように、両者の色相、彩度、明度の少なくもいずれかを異ならせる。例えば、一方を赤、橙、黄色系にして、他方を黒、グレー、茶、青色系にする。この場合、内周側のウレタン内周層１１ｂの色はさらに、ウレタン外周層１２の色と一目して判別が容易な色にすることが好ましい。

次に、このマリンホース１を製造する手順の一例を、図６～図９に基づいて説明する。

マリンホース１の製造工程では、連結端部２が外嵌されたマンドレル１３の外周側に順次、上述した内面層４、内側第一補強層群５、補強ワイヤ層６ｒ、内側第二補強層群６、外側補強層群７、浮力層８、カバー層９を形成する材料を同軸上に積層する。これにより、円筒状の未加硫の内面層４とカバー層９との間に円筒状の補強層５、６、７が埋設された円筒状のホース本体部３を成形する。

次いで、図６に例示するように、成形した円筒状のホース本体部３の外周面に、未加硫のミラブルウレタンポリマーを含むゴム組成物からなるシート状材料１１Ｔを積層して成形体を成形する。所定厚さのシート状材料１１Ｔを、ホース本体部３（カバー層９）の外周面の必要な範囲に螺旋状に巻付ければよい。形成するウレタン内周層１１の層厚に応じて所定厚さのシート状材料１１Ｔを使用する。ウレタン内周層１１の層厚が大きい場合は、所定厚さのシート状材料１１Ｔを複数回重ねて巻き付ける場合もあるが、シート状材料１１Ｔの所定厚さは１０ｍｍ程度まで大きくすることも可能である。

次いで、図７に例示するように、円筒状のホース本体部３の外周面にシート状材料１１Ｔが積層された成形体を、加硫缶１４の内部に配置してスチーム加硫する。この加硫工程によって、図８に例示するように、ホース本体部３が加硫されるとともに、シート状材料１１Ｔが硬化してウレタン内周層１１が形成される。

次いで、図９に例示するように、キャスタブルウレタンポリマーを含むゴム組成物からなる液状材料１２Ｔを容器１５から供給して、形成されたウレタン内周層１１の外周面に塗布して常温下で熟成させる。形成するウレタン外周層１２の層厚に応じて液状材料１２Ｔの塗布厚さを調整する。ウレタン外周層１２の層厚が大きい場合は、液状材料１２Ｔを所定厚さに塗布する作業を繰り返してウレタン外周層１２の層厚にする。液状材料１２Ｔを一度に塗布して形成できる塗布厚さは最大で１．０ｍｍ程度である。

所定の熟成時間が経過することにより、液状材料１２Ｔが硬化してウレタン外周層１２が形成される。これにより、加硫されたホース本体部３（カバー層９）の外周面に、ウレタン内周層１１とウレタン外周層１２とが同軸上に順に積層された積層構造のウレタン層１０が形成されて、図１～図４に例示したマリンホース１が完成する。

このマリンホース１によれば、ウレタン内周層１１は、ミラブルウレタンポリマーを含むゴム組成物からなるシート状材料１１Ｔを積層してスチーム加硫することで形成できる。所定厚さのシート状材料１１Ｔを積層するために要する時間は、１本のマリンホース１で５～１０分程度にすることができる。シート状材料１１Ｔの加硫に要する時間は、他の材料の加硫と同時に行われるので追加的な時間にはならない。

一方、キャスタブルウレタンポリマーを含むゴム組成物を用いてウレタン層１０を形成する場合は、液状材料１２Ｔの塗布および熟成に長い時間を要する。例えば層厚１．０ｍｍのウレタン層１０を１本のマリンホース１に形成する場合、１時間程度の時間を要する。また、液状材料１２Ｔを均一な層厚に塗布するには作業者の高い熟練度が必要になる。したがって、ミラブルウレタンポリマーを含むゴム組成物を用いることで、短時間で任意の層厚のウレタン層１０（ウレタン内周層１１）を得るには有利になる。

そして、ウレタン外周層１２は、キャスタブルウレタンポリマーを含むゴム組成物からなる液状材料１２Ｔを塗布して熟成させることで形成できるので優れた耐摩耗性を確保できる。ミラブルウレタンポリマーを含むゴム組成物を用いてウレタン層１０を形成する場合は、スチーム加硫によってウレタンが加水分解するため、ウレタン層１０の耐摩耗性が低下するリスクがあるが、液状材料１２Ｔを用いて形成したウレタン外周層１２ではこのリスクが回避できる。

そのため、ウレタン層１０をウレタン外周層１２とウレタン内周層１１との積層構造にすることで、ウレタン層１０を所望厚さにし易くなるとともに、ウレタン層１０の外周面では優れた耐摩耗性を得ることができる。したがって、良好な耐摩耗性を有して所望厚さのウレタン層１０を最外周面に備えたマリンホース１を生産性よく製造するには有利になる。

ウレタン外周層１２の層厚が１．０ｍｍ以下であると、この層厚のウレタン外周層１２を形成する際に、液状材料１２Ｔを一度の塗布工程で済ますことが可能になるので成形時間を短縮するには一段と有利になり、生産性がより向上する。成形時間を短縮するには、ウレタン外周層１２の層厚は１ｍｍ以下にすることがより好ましい。

ウレタン外周層１２が厚さ方向にすべて摩耗した場合にはウレタン内周層１１が露出する。そのため、ウレタン外周層１２の色とウレタン外周層１２に隣接して積層されるウレタン内周層１１との色が異なっていると、一目してウレタン層１０の摩耗具合を把握し易くなる。

図５に例示するようにウレタン内周層１１が、色が異なる複数層１１ａ、１１ｂが積層された積層構造である場合、外周側のウレタン内周層１１ａが厚さ方向にすべて摩耗した場合に内周側のウレタン内周層１１ｂが露出する。そのため、ウレタン内周層１１が、色が異なる複数層１１ａ、１１ｂが積層された積層構造であると、ウレタン層１０の摩耗具合を把握し易くなる。

ホース本体部の外径を８３０ｍｍにして、ホース本体部の外周面に全長に亘り、層厚４．５ｍｍのウレタン層を備えた２種類のマリンホースを製造した。一方のマリンホース（実施例）では、図４に例示するようにウレタン層を、キャスタブルウレタンポリマーを含むゴム組成物からなるウレタン外周層（層厚１．５ｍｍ）と、このウレタン外周層の内周側に配置されるミラブルウレタンポリマーを含むゴム組成物からなるウレタン内周層（層厚３ｍｍ）との積層構造にした。他方のマリンホース（比較例）では、ウレタン層を、キャスタブルウレタンポリマーを含むゴム組成物からなる単層構造にした。ウレタン層の成形からマリンホース１の製造完了までに要する時間を比較すると、実施例は、比較例の約３０％であった。

１ マリンホース
１ａ 流路
２ 連結端部
２ａ フランジ
２ｂ ニップル
２ｃ 固定リング
３ ホース本体部
４ 内面層
５ 内側第一補強層群
５ｗ ニップルワイヤ
６ 内側第二補強層群
６ｒ 補強ワイヤ層
６ｗ ニップルワイヤ
７ 外側補強層群
７ｗ ニップルワイヤ
８ 浮力層
９ カバー層
１０ ウレタン層
１１、１１ａ、１１ｂ 内周ウレタン層
１１Ｔ シート状材料
１２ 外周ウレタン層
１２Ｔ 液状材料
１３ マンドレル
１４ 加硫缶
１５ 容器
Ｌ 流体

Claims (6)

1. 最外周面にウレタン層を備えたマリンホースにおいて、
   前記ウレタン層が、キャスタブルウレタンポリマーを含むゴム組成物からなるウレタン外周層と、このウレタン外周層の内周側に配置されるミラブルウレタンポリマーを含むゴム組成物からなるウレタン内周層との積層構造であるマリンホース。
2. 前記ウレタン外周層の色と前記ウレタン外周層に隣接して積層される前記ウレタン内周層との色が異なっている請求項１に記載のマリンホース。
3. 前記ウレタン内周層は、色が異なる複数層が積層された積層構造である請求項１または２に記載のマリンホース。
4. 前記ウレタン層が、ＮＢＲゴムを主成分とするゴム層の外周面に積層されている請求項１～３にいずれかに記載のマリンホース。
5. 前記ウレタン外周層の層厚が１．５ｍｍ以下である請求項１～４のいずれかに記載のマリンホース。
6. 最外周面にウレタン層を備えたマリンホースの製造方法において、
   円筒状の未加硫の内面層とカバー層との間に円筒状の補強層が埋設された円筒状のホース本体部を成形し、前記ホース本体部の外周面に、ミラブルウレタンポリマーを含むゴム組成物からなるシート状材料を積層した成形体を、加硫缶の内部に配置してスチーム加硫することで前記ホース本体部を加硫するとともに、前記シート状材料をウレタン内周層に形成し、前記ウレタン内周層の外周面にキャスタブルウレタンポリマーを含むゴム組成物からなる液状材料を塗布して熟成させることで前記液状材料をウレタン外周層に形成して、加硫された前記ホース本体部の外周面に、前記ウレタン内周層と前記ウレタン外周層とが順に積層された積層構造の前記ウレタン層を設けるマリンホースの製造方法。

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