JP3128355B2

JP3128355B2 - ホース

Info

Publication number: JP3128355B2
Application number: JP04284473A
Authority: JP
Inventors: 昭夫大森; 栄重野口
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 1992-10-22
Filing date: 1992-10-22
Publication date: 2001-01-29
Anticipated expiration: 2016-01-29
Also published as: JPH06134900A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐圧性、寸法安定性
（耐膨張性）、耐屈曲疲労性に優れた高性能ホースに関
するもので、例えば、油圧機器用ホース、自動車のオイ
ルブレーキホースなどの流体を媒体とする応力伝達用高
圧ホースとして有用なホースに関する。

【０００２】

【従来の技術】流体を媒体とする応力伝達用ホースは、
補強用繊維とゴムなどの高分子弾性体とを積層させ一体
化して構成されている。そしてそのホースを補強する繊
維としては、従来例えばポリエステル繊維、ポリビニル
アルコール（以後ＰＶＡと略記する）繊維、金属繊維、
更にはアラミドや全芳香族ポリエステルなどの液晶性繊
維が用いられている。しかし最近の社会の進歩に伴な
い、ホースに対する高性能化の要求は厳しくなって来て
おり、従来の補強用繊維は必ずしも満足されて使用され
ているわけではない。

【０００３】すなわち、従来のポリエステル繊維やＰＶ
Ａ繊維の強度、ヤング率では高性能ホースとしての耐圧
性が不満足であり、また高温時の寸法安定性が悪い。ま
た金属繊維は吸水により錆が発生するという欠点ととも
に、屈曲疲労性が劣る問題がある。アラミド繊維や全芳
香族ポリエステル繊維などの液晶性ポリマー繊維は強
度、ヤング率が高く、高温での寸法安定性も優れてお
り、歪み率が小さい場合には耐屈曲疲労性も良好であ
り、ホース用補強繊維として使用しうる。

【０００４】最近社会の高度技術化に伴ない、機器のコ
ンパクト化、設備の省スペース化に対するニーズは強
く、コンパクトな機器内あるいは設備内で応力伝達用と
して使用されるホースは鋭角に曲げて使用することにな
らざるを得ない。ホースが鋭角に曲がっている場合その
内側の補強繊維は大きな圧縮応力を受け、しかも例えば
自動車内部で使用される場合は常に振動を受けることに
なる。従ってホースは歪み率の大きい屈曲圧縮をつねに
受けるため、歪み率の大きい条件での耐屈曲疲労性が重
要となる。ところが従来の液晶性ポリマー繊維は歪み率
が大きいと耐屈曲疲労性が著しく悪化し、耐屈曲疲労性
不足でホース用補強繊維としては使用できないことがわ
かった。

【０００５】一方可撓性ポリマーにおいては、超高分子
量ポリエチレンを希薄溶液とし、ゲル紡糸後超延伸する
ことにより、分子鎖を繊維軸方向に高度に配向結晶化さ
せ、これにより高強度、高ヤング率の繊維を得ている。
また同じく可撓性ポリマーであるＰＶＡ系においても高
重合度ＰＶＡをゲル紡糸し高度に延伸することにより、
高強度、高ヤング率の繊維が得られている。さらにポリ
アクリロニトリル系においても同様にポリマー、紡糸
法、延伸法のそれぞれの工夫により、高強度、高ヤング
率の繊維が得られている。しかし超高分子量ポリエチレ
ンより得られる繊維は耐熱性及び高分子弾性体との接着
性が低い。また高重合度ＰＶＡ繊維及び高性能ポリアク
リロニトリル系繊維は液晶性ポリマーの繊維程の強度、
ヤング率を有しておらず、ホース用補強繊維としては強
力及び寸法安定性の点で前記液晶性ポリマーの繊維に比
べて劣るという問題を有している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、コンパクト
な機器内において使用されるホースであって高い圧力に
おいても、また高温でも使用可能で、しかも歪み率が大
きい屈曲に対しても優れた耐久性を有する高性能ホース
を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、補強
繊維が複層で構成され、その少なくとも一層は２０ｇ／
ｄ以上の強度と４００ｇ／ｄ以上のヤング率を有する液
晶性ポリマーの合成繊維よりなり、他の少なくとも一層
は１５ｇ／ｄ以上の強度と２５０ｇ／ｄ以上のヤング率
を有する可撓性ポリマーの合成繊維よりなることを特徴
とするホースである。本発明においては、補強繊維を複
層化し、圧力に耐える補強繊維層と、屈曲疲労性に耐え
る補強繊維層を分離分担させることが重要である。

【０００８】圧力に耐える補強繊維層には強度が２０ｇ
／ｄ以上と高く、ヤング率も４００ｇ／ｄと高い液晶性
ポリマーの合成繊維を用いることが必要であり、これに
より、ホースに高い圧力が負荷されても伸びにくく、す
なわち寸法安定性がよく、かつホースを破裂し難くする
ことが可能となる。強度２０ｇ／ｄ未満あるいはヤング
率４００ｇ／ｄ未満では本発明が目指す高性能ホースを
得ることができない。本発明にいう液晶性ポリマーの合
成繊維には、例えばケブラー、トワロン、テクノーラの
商品名で市販されているアラミド繊維や、ベクトランの
商品名で市販されている全芳香族ポリエステル繊維が例
示される。これら繊維は、いずれも溶液状態であるいは
溶融状態で液晶性を示す。またこれらの液晶性繊維は高
温性能も優れており、ホースが高温に曝された時も優れ
た性能を保持する点でも有効である。ホースの使用目的
によって異なるが、極めて高い圧力で使用される場合に
は、ヤング率の高い例えばケブラー４９が好ましい。ま
た湿度によって繊維が吸水し寸法変化を起す場合には、
吸水し易い全芳香族ポリアミド（アラミド）繊維より実
質的に吸水せず大気湿度に影響されない全芳香族ポリエ
ステル繊維例えばベクトランが好ましい。

【０００９】屈曲疲労に耐える補強繊維層には強度１５
ｇ／ｄ以上、ヤング率２５０ｇ／ｄ以上の可撓性ポリマ
ーの合成繊維を用いることが必要である。強度１５ｇ／
ｄ未満またはヤング率２５０ｇ／ｄ未満では本発明が目
指す高性能ホースを得ることができない。液晶性ポリマ
ーの繊維は大きな歪み率の屈曲疲労性に劣るので、この
点を克服するために可撓性ポリマーの合成繊維を用いる
ことが重要である。何故液晶性ポリマーの繊維より可撓
性ポリマーの繊維が大歪耐屈曲疲労性が優れるかは不明
であるが、液晶性ポリマーでは繊維軸方向での分子の配
向結晶化は極めて高いがその垂直方向に対しての分子間
の力が弱く、また分子量も比較的低いため結晶間を貫通
するタイ分子が殆んどないのに対し、可撓性ポリマーよ
りなる高強力繊維では分子が繊維軸方向に配向結晶化す
るとともに分子量が高いため、分子鎖１本が１個の結晶
内でなく他の結晶にも組み込まれ、結晶と結晶をつなげ
る分子すなわちタイ分子が多数存在するため、繊維軸と
垂直方向に対しても耐えるのではないかと推察される。

【００１０】本発明の可撓性ポリマーの合成繊維は強度
が１５ｇ／ｄ以上、ヤング率が２５０ｇ／ｄ以上であれ
ば特に限定はなく、超高分子量ポリエチレン繊維、高重
合度ＰＶＡ系繊維、高性能ポリアクリロニトリル系繊維
などが例示されるが、強度、ヤング率、耐熱性、一体化
される高分子弾性体との接着性の総合性能の点で高重合
度ＰＶＡ系繊維が最も好ましい。特に粘度平均重合度が
２２００以上の高重合度ＰＶＡ系繊維は紡糸法と延伸法
の工夫により液晶性ポリマーの繊維に匹敵する強度、ヤ
ング率を得ることが可能であり、かつ高分子弾性体との
親和性がよく接着性に優れており、２００℃での自由収
縮率も数％以下と優れており、しかも大歪での屈曲疲労
性は液晶性ポリマーの繊維よりも顕著に優れるという特
長を有するのでとりわけ好ましい。

【００１１】本発明のホースの製造方法に特別な限定は
ないが、例えば高耐圧が要求されるオイルブレーキホー
スの製造法を例示する。オイルブレーキホースの如く径
が小さくしかも内径精度が要求される場合には、所定径
の金属マンドレルの上に、インナーチューブとしてブレ
ーキオイルに対する耐性が高く、しかも可撓性のある高
分子弾性体（例えばスチレンブタジエンラバー）を溶融
押出成形する。インナーチューブの厚さに特別な限定は
ないが、２ｍｍ以上であるとホースが剛くなり、０．３
ｍｍ以下では薄いので０．５〜１ｍｍ程度が好ましい。
インナーチューブの上に内層ブレードとして例えば全芳
香族液晶ポリマーよりなる合成繊維をゴムとの接着性を
よくするためエポキシ処理及びＲＦＬ（レゾルシン−ホ
ルマリン−ラテックス）処理したディップコードを所定
のキャリアー数で編組する。この際繊維の引き揃えを充
分に行ないかつ各ボビン間の張力を一定に編組し、いわ
ゆる遊び糸のないように均一に編組することが重要であ
る。不均一な編組体の場合には内圧負荷時繊維に均一な
応力が負荷されないため、液晶性繊維本来の高強度、高
ヤング率の性能を発揮できず、寸法安定性がわるくなる
ので好ましくない。

【００１２】内層ブレードの上にクッションゴムを巻き
付けるか弾性体を押出成形し、その上に外層ブレードと
して例えば可撓性ポリマーよりなる合成繊維を同様にＲ
ＦＬ処理したディップコードを所定のキャリアー数で編
組する。外層ブレードの場合特にゴムとの接着性が重要
であり、ポリビニルアルコール繊維はこの点でも外層ブ
レードに適した補強繊維である。外層ブレードの上にカ
バーゴムを押出成形してホースの最表層とする。カバー
ゴムは耐候性などの点よりクロロプレンゴムやＥＰＤＭ
ゴムなどが好ましく用いられる。カバーゴムの厚みに特
別な限定はないが、例えば飛び石、水、油等から補強繊
維層を保護し、取付金具を用いて加締するのに充分な厚
さである０．５〜２ｍｍを有することが好ましい。

【００１３】次いで得られたマンドレル上に成形された
未加硫ホースを加硫装置に取り付け、蒸気や電熱ヒータ
ーなどにより１４０〜２００℃で１０分〜２時間の加硫
処理を行ない、マンドレルを引き抜いてホースを得る。
その後所定長に切断し、両端に金具を取り付け加締す
る。金具取り付けは本発明に用いるいずれの補強繊維も
切断伸度が低いので加締にはその程度を充分に調整する
必要がある。なお長尺のホースを作製後所定長に切断す
るのではなく、所定形状、所定長のマンドレルを用い、
ホースの最終形状の短尺ものを１個づつ製造し、両端に
金具を取り付ける場合もある。また高精度（特に内径に
ついて）を厳密に要求されない用途のホースに対して
は、可撓性のブラスチックマンドレルを使用したり、マ
ンドレルを使用しない場合もある。

【００１４】ホースが実際に使用される場合、繊維補強
の高分子弾性体ホースの特徴である可撓性を活用して、
曲げて取り付けられることが多い。特に最近の自動車用
途では排ガス規制の関連で軽量化が強く望まれており、
コンパクト化、省スペース化の流れにある。この場合応
力伝達手段であるホースは鋭角に曲げて使用されるケー
スが多い。ホースを曲げた場合の内側部では特に最外層
の補強繊維が最も大きい圧縮応力を受ける。大きい圧縮
応力に耐えるには可撓性ポリマーよりなる合成繊維が好
ましく、従って外層側補強繊維としては可撓性ポリマー
よりなる合成繊維により構成されることが望ましい。

【００１５】ホースに高内圧が印加された時ホースが膨
張すると、応力伝達性かわるくなるので低膨張性が要求
される。低膨張性とするには補強繊維としてヤング率が
高いことが望まれる。高ヤング率繊維をホース外層に配
すると、内層の補強繊維はホース屈曲時に圧縮応力を受
け易く好ましくない。逆に高ヤング率の補強繊維を内層
に使用すると外層の補強繊維はホース屈曲時に圧縮応力
を受け難い。従って内層側の補強繊維としては高ヤング
率、高強度、低伸度の液晶性ポリマーよりなる合成繊維
により構成されることが望ましい。

【００１６】なお本発明において、液晶性ポリマーの合
成繊維よりなる補強繊維層に本発明の目的を阻害しない
範囲で金属繊維などの他の繊維を混在配置しても構わな
い。また同様に可撓性ポリマーよりなる補強繊維層に、
補強性改善のため液晶性ポリマーの合成繊維や金属繊維
などの他の繊維を耐屈曲疲労性を悪化させない範囲で混
在配置しても構わない。

【００１７】またホースの使用目的によって、液晶性ポ
リマーの合成繊維よりなる補強繊維を１層だけでなく複
数層積層してもよいし、可撓性ポリマーの合成繊維より
なる補強繊維も１層だけでなく複数層積層してもよい。
さらに液晶性ポリマーや可撓性ポリマーの合成繊維以外
の繊維よりなる補強繊維層を追加して積層することも可
能である。

【００１８】以上の如く本発明は、ホースの補強繊維に
おいて、耐圧力を分担するゾーンには超高強度超高ヤン
グ率の液晶性ポリマーの合成繊維よりなる補強繊維を用
い、屈曲疲労を受け易いゾーンには圧縮疲労に強い通常
の繊維より高強度高ヤング率の可撓性ポリマーの合成繊
維よりなる補強繊維を用い、圧力に対する抵抗性におい
ても、また歪み率の大きい耐屈曲疲労性においても、優
れた高性能ホースを提供するものである。

【００１９】なお、本発明にいう繊維の強度及びヤング
率の測定は、５０〜３０００デニールのマルチフィラメ
ントヤーンを実質的に無撚り（約８０Ｔ／ｍ）で、ＪＩ
Ｓ−Ｌ−１０１３に準拠し、試長２０ｃｍ、引張速度５
０％／ｍｉｎ、初期荷重５０ｍｇ／ｄ下での条件でイン
ストロン社製のインストロン４３０１を用い、またチャ
ックはコード用のグリップ大のチャックを用いて行なっ
た。またデニールは１００ｍｇ／ｄ荷重下で３０ｃｍに
カットし、重量法で求めた。

【００２０】

【実施例】以下実施例により具体的に説明するが、本発
明はこれら実施例に限定されるものではない。

【００２１】実施例１市販の溶液液晶性の全芳香族ポリアミドからなるケブラ
ー２９の１５００デニールヤーンは、強度２２．５ｇ／
ｄ、ヤング率５２０ｇ／ｄであった。この繊維について
加撚、エポキシ処理、レゾルシン・ホルマリン−ラテッ
クス（以下ＲＦＬと略記）処理、乾燥、熱処理を行な
い、ホース内層用補強繊維とした。また、粘度平均重合
度８８００のポリビニルアルコール（以下ＰＶＡと略
記）をジメチルスルホキシド（以下ＤＭＳＯと略記）に
溶解し、６℃のメタノール／ＤＭＳＯ＝７５／２５の浴
に紡糸し、湿延伸、抽出、乾燥、乾熱延伸をして１５０
０デニールのＰＶＡ繊維を得た。可撓性ポリマーである
ＰＶＡから、強度２１．５ｇ／ｄ、ヤング率４６０ｇ／
ｄのヤーン性能を有する繊維を得た。このフィラメント
ヤーンを加撚、ＲＦＬ処理、乾燥熱処理し、ホース外層
用補強繊維とした。

【００２２】ホースの製造は従来のビニロンホースとほ
ぼ同様にして行なった。すなわち、外径３．２ｍｍφの
マンドレルにインナーチューブとしてＳＢＲゴムを押出
し、内層ブレードとして、前記ケブラー２９を２４キャ
リア数で編組する。コードは１５００デニールを２本合
糸して編組し、０．２ｍｍのクッションゴムを巻き付け
た後さらに前記高重合度ＰＶＡ繊維の１５００デニール
を３本合糸したコードで２４キャリア数で編組する。そ
の後ＥＰＤＭ系のカバーゴムとして押出し被覆する。次
いで１６０℃で３０分間蒸気加硫する。得られたホース
を３００ｍｍに切断し、両端に金具を取り付ける。金具
取り付けは補強繊維の切断伸度が低いので加締程度には
充分注意した。

【００２３】このようにして製造されたホースの破裂耐
圧は１８００ｋｇ／ｃｍ²以上であり、また１００ｋｇ
／ｃｍ²圧力下でのホース膨張量は０．０３０ｃｃ／ｆ
ｔであり、耐屈曲疲労性の尺度となるホイップテストは
３００時間以上であり、いずれも優れていた。

【００２４】比較例１外層も内層と同じケブラー２９とする以外は実施例１と
同様にしてホースを作製した。このホースの破裂耐圧と
膨張量は優れていたが、ホイップテストを行なったとこ
ろ１００時間以下でホースが破損し、耐屈曲疲労性が不
良であった。

【００２５】比較例２内層も外層と同じ高重合度ＰＶＡ繊維とする以外は実施
例１と同様にしてホースを作製した。このホースのホイ
ップテストは３００時間以上と破裂耐圧は１７００ｋｇ
／ｃｍ²と優れていたが、１００ｋｇ／ｃｍ²圧力下の膨
張量は０．０５０ｃｃ／ｆｔと実施例１より劣るもので
あった。

【００２６】実施例２粘度平均重合度が１５０００のＰＶＡを実施例１と同様
に紡糸延伸し、強度２３．８ｇ／ｄ、ヤング率５１０ｇ
／ｄのヤーン性能を有するＰＶＡ繊維を得た。このフィ
ラメントヤーンを実施例１と同様な処理を行ない、ホー
ス外層用補強繊維とした。またホース内層用補強繊維と
して溶融液晶性の全芳香族ポリエステル繊維であるベク
トランＨＴを用いた。この１５００デニールヤーンの強
度は２７．５ｇ／ｄ、ヤング率は６２０ｇ／ｄであっ
た。実施例１のケブラーと同様の処理を行ない、内層用
補強繊維とした。

【００２７】これらの内層及び外層用補強繊維より実施
例１と同様にしてホースを作製した。得られたホースの
破裂耐圧は１８００ｋｇ／ｃｍ²以上であり、１００ｋ
ｇ／ｃｍ²圧力下でのホース膨張量は０．０２０ｃｃ／
ｆｔであり、ホイップテストも３００時間以上であり、
いずれの性能も優れていた。

【００２８】

【発明の効果】従来のホースでは、耐圧性及び寸法安定
性と歪み率の大きい耐屈曲疲労性を兼備する高性能ホー
スは得られなかったが、液晶性ポリマーよりなる補強繊
維を内層側に配し、高性能の可撓性ポリマーよりなる補
強繊維を外層側に配し、補強繊維層をハイブリッド化す
ることにより、ホースとして重要な上記３性能を兼備す
るホースを得ることができた。このホースを例えば自動
車のオイルブレーキホースに使用すると高耐圧、低膨張
性なので応力伝達性が優れ、しかもコンパクトに曲げら
れた状態で屈曲にもよく耐え、極めて有用である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】補強繊維が複層で構成され、その少なく
とも一層は２０ｇ／ｄ以上の強度と４００ｇ／ｄ以上の
ヤング率を有する液晶性ポリマーの合成繊維よりなり、
他の少なくとも一層は１５ｇ／ｄ以上の強度と２５０ｇ
／ｄ以上のヤング率を有する可撓性ポリマーの合成繊維
よりなることを特徴とするホース。