JP3903679B2 - 非透過型複合ホース - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は非透過型複合ホースに関し、更に詳しくは、金属箔又は金属蒸着層を含んだラミネートシートを用いて構成された非透過性のラミネート層を備える非透過型複合ホースに関する。本発明に係る非透過型複合ホースは、主として自動車用の、各種の非透過型流体輸送用ホース等に好ましく用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車のエアコンシステムに用いる代替フロンや二酸化炭素冷媒等の冷媒輸送用ホースにおいて、システムメンテナンスや環境面の配慮等から冷媒非透過型のホースが強く求められ、そのための有力な対策の一つとして、金属箔又は金属蒸着層を含んだラミネート層をホースに組み込むことが行われている。燃料ホースにおいても、環境面の配慮から燃料非透過型のホースが求められており、上記ラミネート層の利用は極めて有効であると考えられる。
【０００３】
ところで従来、このような目的でラミネート層をホースに組み込む方法としては、金属箔又は金属蒸着層を含んだテープ状のラミネートシートを縦添え巻きしたりスパイラル巻きすると言う方法が一般的である。「縦添え巻き」とは、ホースを周回できる幅のテープ状ラミネートシートをホースの軸方向に平行に添えて、一定の重ね代を以て筒状となるように巻く方法であり、「スパイラル巻き」とは、テープ状ラミネートシートを全体として筒状となるように、一定の重ね代を以て螺旋状に巻く方法である。
【０００４】
縦添え巻きはスパイラル巻きに比較して、高速処理が可能であって前後のゴム押出し工程等に対してタンデム工程化することが可能な点や、ホースの非透過性に影響するラミネートシート同士の接合境界長（重ね代部分の延べ長さ）を短く設定できる点等においては、相対的に有利であると考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ラミネートシートは硬質のバネ弾性を持つテープ状の複層構造体であるため、長手方向沿いに曲げて巻き付けるスパイラル巻きの場合には上記の硬質のバネ弾性は余り障害にならないが、これをテープの幅方向沿いに曲げて巻き付ける縦添え巻きにおいては、その重ね代の接合部を開裂させようとする強い曲げ抵抗を示す。
【０００６】
そしてこのような強い曲げ抵抗の結果、ホースが真円状の断面形状を維持できなくなって、断面がいびつな円形状となったり、更には重ね代の接合部の接着が破れてホースの非透過性が損なわれたりすると言う不具合があった。又、かかる不具合は、ラミネート層上に中間ゴム層や薄膜樹脂層等を押出した場合にも、その拘束力によって十分に押さえることができなかった。
【０００７】
更に縦添え巻きのラミネート層は、テープ状ラミネートシートの接合部がホースの軸方向沿いに形成されるため、全体として屈曲し難い構造の円筒体に形成される。このため、スパイラル巻きの場合に比較してホースの全体的な柔軟性がやや劣り勝ちとなる傾向もあった。
【０００８】
そこで本発明は、金属箔又は金属蒸着層を含んだテープ状ラミネートシートを用いて構成された非透過性のラミネート層を備える非透過型複合ホースにおいて、テープ状のラミネートシートを縦添え巻きしてラミネート層を形成したもとで、ラミネートシートの接合部の強い曲げ抵抗に基づく上記の不具合を解消し、更にホースに対して十分な全体的柔軟性を与える対策を講ずることを、解決すべき課題とする。
【０００９】
本願発明者は、縦添え巻きされたテープ状ラミネートシートの外周を低糸密度の巻き糸によって緊縛すれば、巻き糸によりホースの柔軟性を損なうことなく、ラミネートシートの接合部の強い曲げ抵抗を有効に拘束できること、更に、ラミネート層の内側にゴム層を設け、その弾性変形を利用して巻き糸の強い緊縛により括れを作れば、ホースの柔軟性を更に向上させ得ること、に想到して本願発明を完成した。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の構成は、金属箔又は金属蒸着層を含んだラミネートシートを用いて構成された非透過性のラミネート層と、その内周に設けられたゴム層とを備える非透過型複合ホースにおいて、前記ラミネート層がテープ状の前記ラミネートシートを縦添え巻きして形成されると共に、その外周を糸密度２０％以下の巻き糸によって、前記ゴム層の弾性変形を利用した括れ（くびれ）を伴って緊縛されており、その括れが、前記巻き糸がラミネート層の基準面（表面）より下方へ食い込む程度の深さか、又はそれ以上の深さに形成されている、非透過型複合ホースである。
【００１２】
上記課題を解決するための本発明の更なる構成は、前記ラミネート層の括れが、前記巻き糸の緊縛時のテンションにより、及び／又は、緊縛された前記巻き糸の乾熱収縮により、形成されたものである、非透過型複合ホースである。
【００１３】
本発明に関連する参考発明の構成は、前記ラミネート層が滑らかな外周面形状を保って前記巻き糸により緊縛されている、非透過型複合ホースである。
【００１４】
上記課題を解決するための本発明の更なる構成は、前記巻き糸が、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）系，ポリアミド（ＰＡ）系，レーヨン系，アラミド系，ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）系又はポリビニルアルコール系の繊維からなる巻き糸である、非透過型複合ホースである。
【００１５】
上記課題を解決するための本発明の更なる構成は、前記テープ状のラミネートシートが、以下１）〜３）のいずれかに樹脂フィルムを積層してなるものである、非透過型複合ホースである。
１）金属箔
２）金属箔及び補強材
３）金属蒸着層
【００１６】
【発明の作用・効果】
本発明においては、ラミネート層の外周が巻き糸によって緊縛されているので、縦添え巻きされたテープ状ラミネートシートの強い曲げ抵抗が巻き糸によって有効に拘束される。従って前記のように、ホースがいびつな円形状となったり、更には重ね代の接合部の接着が破れてホースの非透過性が損なわれたりすると言う不具合が防止される。
【００１７】
又、本発明の巻き糸は、通常のいわゆる補強糸層の形成と比較して、その構成・効果が本質的に異なる。即ち、通常の補強糸層はホースの強度性向上を目的として補強糸を高密度にスパイラル巻き又はブレード巻きするものであり、高い糸密度の補強糸によってホースの柔軟性がある程度犠牲になることを前提としている。これに対して第１発明の巻き糸は、２０％以下の糸密度で巻かれるためにホースの柔軟性を阻害せず、しかも専らラミネートシートの曲げ抵抗の拘束を目的として緊縛するため、この程度の糸密度で十分に目的を達するのである。
【００１８】
更に、本発明においては、ラミネート層の内側にゴム層を設け、該ゴム層の弾性変形を利用して前記巻き糸により前記した一定の程度以上の深さの括れを伴って緊縛するので、かかる括れの存在によってホースが全体的に曲り易くなり、柔軟性が更に向上する。この点に関して、巻き糸が高い糸密度であると個々の括れが深く形成されず、その柔軟性向上効果も限られるが、２０％以下と言う低い糸密度であるため、十分に深い括れを形成して有効にホースの柔軟性を向上させることができる。
【００１９】
なお、ラミネート層に括れを形成しても、非透過型複合ホースが余程強い繰り返し加圧や大きな変位を常時受けるものでない限り、前記括れがラミネート層中の金属箔の破断等に結びつく可能性は小さい。従って、本発明の非透過型複合ホースは、大きな加圧や変位等を受け難い燃料ホース等に、より好ましく適用される。
【００２０】
緊縛した巻き糸によるラミネート層の括れは、前記した本発明の構成のように、緊縛時の巻き糸の高いテンションによっても形成することができるし、ホースの加硫（加熱）時等における緊縛した巻き糸の乾熱収縮によっても形成することができる。前者の場合には巻き糸の緊縛時に既に括れが形成されており、後者の場合にはホースの加硫時等に括れが形成される。
【００２１】
巻き糸の乾熱収縮を利用する括れ形成方法を利用するには、乾熱収縮率の大きい巻き糸を用いることが効果的である。又、前記双方の括れ形成方法を併用すれば、より深い効果的な括れを形成することができる。
【００２２】
本発明に関連する参考発明においては、ラミネート層が滑らかな（即ち、括れを伴わない）外周面形状を保って巻き糸により緊縛されている。従って、本発明におけるような括れの形成によるホース柔軟性の向上効果は望めないが、滑らかな外周面形状を保つラミネート層は繰り返し加圧や変位等に対して金属箔の破断等を特に起こし難い。このため参考発明の非透過型複合ホースは、大きな繰り返し加圧や変位等を受け易い冷媒輸送用ホース、とりわけ二酸化炭素冷媒用ホースに、より好ましく適用される。
【００２３】
なお、ラミネート層を滑らかな外周面形状を保って、かつラミネートシートの接合部の曲げ抵抗を拘束するに足る程度に緊縛するためには、ラミネート層の内周に樹脂層等の変形し難い硬質材料層を設けることが好ましく、又、巻き糸も乾熱収縮率の小さいものであることが好ましい。
【００２４】
ラミネート層を緊縛する巻き糸の種類は特段に限定されず、ＰＥＴ系，ＰＡ系，レーヨン系，アラミド（芳香族ポリアミド）系，ＰＥＮ系又はポリビニルアルコール系等の繊維からなる巻き糸を用いて、本発明の効果を達成することができる。
【００２５】
段落番号「００１５」に記載した本発明の更なる構成によって、本発明に係るテープ状のラミネートシートの好ましい実施形態が提供される。前記のようにラミネート層に括れを形成する場合においては、とりわけ金属箔を補強材によって補強しておくことの技術的意義が大きい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明、及び、本発明に関連する参考発明の実施の形態について説明する。
【００２７】
〔非透過型複合ホースの利用分野〕
本発明の非透過型複合ホースは、各種流体輸送用の非透過型ホースとして利用できるが、特に冷媒輸送用ホースや燃料ホース等、とりわけ走行振動やエンジン振動に耐える柔軟性が要求される自動車用のものに好ましく用いられる。
【００２８】
そして、例えば二酸化炭素冷媒用ホースのように、大きな変位や繰り返し加圧を受けるために耐久性が重視されるべきホースには、括れを持たない参考発明の非透過型複合ホースが好適であり、余り変位や加圧を受けない燃料ホース等においては、括れを持った本発明の非透過型複合ホースを用いて柔軟性の向上を指向することが好適である。
【００２９】
〔非透過型複合ホースの構成〕
本発明、及び、本発明に関連する参考発明の非透過型複合ホースは、テープ状のラミネートシートを縦添え巻きして形成され、かつその外周を糸密度２０％以下の巻き糸によって緊縛されたラミネート層を備えることを条件とする。本発明においては、更に、ラミネート層の内周にゴム層を備える点も条件とする。他のホース構成要素の有無もしくは種類や、ラミネート層が組み込まれるホース中の部位（内層，中間層等）については必ずしも限定されない。
【００３０】
しかし、本発明及び本発明に関連する参考発明の好ましい非透過型複合ホースの実施形態として、内周側より順に、以下のａ）〜ｄ）のいずれかに該当するような層構成を持つホース構造を例示することができる。
ａ）樹脂層／中間ゴム層／ラミネート層／中間ゴム層／補強層／ゴム外管層
ｂ）ゴム層／ラミネート層／中間ゴム層／補強層／ゴム外管層
ｃ）樹脂層／ラミネート層／中間ゴム層／補強層／ゴム外管層
ｄ）樹脂層／ラミネート層／樹脂層／中間ゴム層／補強層／ゴム外管層
上記ａ），ｂ）はラミネート層の内側にゴム層を備えたもので、参考発明のようにあえて括れが形成されない程度に巻き糸を緊縛することも可能であるが、本発明のように巻き糸の緊縛によりラミネート層に括れを形成することが特に好ましい。括れを形成することにより、燃料ホース等に適した柔軟性あるホースを構成することができる。特に上記ａ）は、最内層が樹脂層であって、とりわけ優れた燃料非透過性を実現できる。
【００３１】
上記ｃ），ｄ）はラミネート層の内側に樹脂層を備えたもので、樹脂層が変形し難いために、参考発明のようにラミネート層を滑らかな外周面形状を保ったままで、巻き糸により緊縛することができる。従って、冷媒輸送用ホース（特に二酸化炭素等の透過性の高い冷媒用のホース）に適した耐久性ある非透過型ホースを構成することができる。特に上記ｄ）は、ラミネート層がその内外両側の樹脂層によってサンドイッチ状に挟まれて固定・保護されるため、とりわけ金属箔の破断等を生じ難い。
【００３２】
〔ラミネート層〕
ラミネート層は、金属箔又は金属蒸着層を含んだテープ状のラミネートシートを縦添え巻きすると共に、その外周を糸密度２０％以下の巻き糸によって緊縛したものである。巻き糸の緊縛により、ラミネート層はそのラミネートシートの接合部が径方向の外側へ突出していない形状、即ち実質的にほぼ真円状の断面形状とされている。
【００３３】
ラミネートシートの縦添え巻きは、シートの幅方向の両端部が一定の重ね代を以て若干重合されていることが好ましく、かつ、その重ね代の部分において接着剤や接着用部材を用いて互いに接着されているか、あるいは、互いに熱融着されていることが好ましい。
【００３４】
巻き糸の巻き方は、ラミネート層を有効に緊縛できる限りにおいて限定されないが、例えば１本の巻き糸で螺旋巻きする方法、２本以上の巻き糸で同一方向に螺旋巻きする方法、２本の巻き糸で互いに逆方向（交差する方向）に螺旋巻きする方法、逆方向の螺旋巻きのそれぞれを２本以上の巻き糸で構成する方法、等を任意に採用することができる。緊縛された巻き糸は、ラミネート層に対して任意の方法で接着されていることが好ましいが、接着されていなくても構わない。
【００３５】
巻き糸の太さや種類は、ラミネート層に対する緊縛に耐える程度の引張り強度と耐久性を備える限りにおいて限定されないが、例えば１００〜３０００デニール程度の太さと、５〜５００Ｎ程度の引張り強度を備えた糸を使用することが好ましい。
【００３６】
巻き糸の緊縛の強さは、要するに参考発明においてはラミネートシートの接合部を径方向の外側へ突出させない程度に拘束できる強さ以上であれば良く、本発明においては同時ラミネート層に括れを形成させる程度の強さ以上であれば良い。具体的に必要な緊縛の強さは、ラミネートシートの硬さ、その縦添え巻きの巻き径、本発明におけるゴム層の柔らかさ等に対応して異なるので、定量的に一律に規定することができない。
【００３７】
巻き糸の種類としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）系，ポリアミド（ＰＡ）系，レーヨン系，アラミド系，ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）系又はポリビニルアルコール系等の繊維からなる巻き糸を任意に選択することができる。あえて指摘するなら、ラミネート層に括れを形成したい場合にはＰＥＴ系又はＰＡ系等の相対的に熱収縮の大きい繊維からなる巻き糸を、ラミネート層を滑らかな外周面形状を保って緊縛したい場合にはアラミド系等の相対的に熱収縮の小さな繊維からなる巻き糸を、それぞれ好ましく用いることができる。
【００３８】
本発明において、ラミネート層の括れの程度は、実現させたいホースの全体的な柔軟性に対応して決定されるので、定量的に一律の規定することが困難である。しかし、例えば、巻き糸がラミネート層の基準面（表面）より下方へ食い込む程度の深さか、又はそれ以上の容易に視認できる程度の深さの括れとすることができる。
【００３９】
〔ラミネートシート〕
ラミネート層を構成するラミネートシートは、金属箔又は金属蒸着層を含んでテープ状に形成されたものである限りにおいて限定されないが、好ましくは、金属箔、金属箔及び補強材、金属蒸着層のいずれかに樹脂フィルムを積層したものである。
【００４０】
金属箔や金属蒸着層に対しては、通常はその両側から樹脂フィルムを積層して融着又は溶着することによりラミネートシートを構成するが、金属蒸着層については、金属を蒸着した樹脂フィルムの該蒸着層側のみに他の樹脂フィルムを融着又は接着によって積層したり、金属を蒸着した２枚の樹脂フィルムを該蒸着層側を内側にして互いに融着又は接着することによって、ラミネートシートを構成しても良い。
【００４１】
金属箔及び補強材を用いる場合、これらは互いに接着されていなくても良いが、接着されていた方が金属箔に対する補強材の補強効果が大きく、又、ラミネートシート中において金属箔の外側に補強材が位置する形態が、より好ましい。金属箔及び補強材とこれらに積層する樹脂フィルムとの間は、接着されていても、接着されていなくても良い。
【００４２】
補強材の種類は限定されないが、大きな伸び抵抗を示すと共に柔軟性の優れたワイヤーメッシュ，補強布材（帆布，不織布等で、好ましくは伸びの小さいアラミド繊維，カーボン繊維，ガラス繊維等を用いたもの）等を好ましく使用でき、高強度の樹脂フィルムを使用しても良い。
【００４３】
樹脂フィルムの厚さ／硬さや、ラミネートシート全体の厚さ／硬さ等の要因は、縦添え巻きしたラミネートシートの曲げ抵抗の強さや、非透過型複合ホースの柔軟性に影響する。
【００４４】
樹脂フィルムの構成材料としては、例えばＰＡ，ＰＥＴ，ＥＶＯＨ等の樹脂材料を用いることが好ましい。これらの材料は延伸に対する抵抗も大きいので、ラミネートシート中の金属箔等の破断を防止するためにも好ましい。樹脂フィルムの厚さは１００μｍ程度以下が、ラミネートシート全体の厚さは３００μｍ程度以下が、それぞれ好ましい。
【００４５】
〔薄膜樹脂層〕
前記のように、ラミネート層の内側、もしくは内外両側には、薄膜状の樹脂層を設けても良い。薄膜樹脂層をラミネート層の内側に設けると、前記のようにラミネート層を滑らかな外周面形状を保って巻き糸で緊縛できる他、樹脂層によってホースの冷媒等に対する非透過性が一層向上する。又、内外両側に樹脂層を設けると、非透過性の向上に加えて、ラミネート層をサンドイッチ状態に固定・保護することができる。薄膜樹脂層の構成材料としてはＥＶＯＨ，ＰＡ，ＰＡ／変性ポリオレフィンブレンド材等が好ましく例示され、その厚さは３００μｍ程度以下とすることが好ましい。
【００４６】
〔中間ゴム層〕
前記のように非透過型複合ホースの所定部位に設ける中間ゴム層は、非透過型複合ホースに作用する曲げ，変形等の力を緩和，吸収してラミネート層に及ばないようにし、これによって金属箔等の破損を回避する点で有効である。
【００４７】
中間ゴム層の構成材料としては、冷媒等に対する非透過性や柔軟性が良く、ラミネート層や補強層との良好な高温接着性を図り易いゴム材料、例えばブチルゴム（ＩＩＲ），ハロゲン化ＩＩＲ，エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ），エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ），ニトリルゴム（ＮＢＲ）等を好ましく例示することができる。中間ゴム層の厚さは任意であるが、例えば０．２〜２．０ｍｍ程度とすることができる。
【００４８】
〔補強層〕
前記のように非透過型複合ホースの所定部位に補強層を設けることも好ましい。補強層としては、例えばワイヤーブレード層や、補強糸をブレード巻き，スパイラル巻きあるいは逆方向に二層スパイラル巻きしたもの、更には逆方向の二層のスパイラル巻きの間に中間ゴム層を介在させたもの等を任意に採用できる。
【００４９】
〔ゴム外管層〕
非透過型複合ホースの最外層に、ゴム外管層を設けることもできる。これに用いるゴム材料の種類は限定されないが、例えば耐候性の良いクロロプレンゴム（ＣＲ），ＩＩＲ，クロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ），ＥＰＤＭ，エピクロロヒドリンゴム（ＥＣＯ）等を任意に用いることができる。
【００５０】
【実施例】
図１に示す燃料用非透過型複合ホース１は、最内層に樹脂層２を設け、その外側にＩＩＲ系ゴムからなる第１の中間ゴム層３、テープ状ラミネートシート４を縦添え巻きすると共にその外周を逆方向に螺旋巻きした二本の巻き糸５で緊縛してなるラミネート層６（図示はしないが、巻き糸５は括れを伴ってラミネート層６を緊縛している）、ＩＩＲ系ゴムからなる第２の中間ゴム層７、適宜な種類の補強糸をブレード巻きした補強層８、ＥＰＤＭからなるゴム外管層９を順次備えている。
【００５１】
図２に示す燃料用非透過型複合ホース１０では、フッ素ゴム（ＦＫＭ）を用いた内面ゴム層１１の外側に、上記と同様に構成されたラミネート層６、ＮＢＲからなる中間ゴム層７、補強層８、ＥＣＯからなるゴム外管層９を、順次備えている。
【００５２】
図３に示す二酸化炭素冷媒用非透過型複合ホース１２では、ＰＡ系樹脂を用いた内面樹脂層１３の外側に、テープ状ラミネートシート４を縦添え巻きすると共にその外周面を括れを伴わずに平滑な外周面形状を保って巻き糸５で緊縛してなるラミネート層１４を備え、更に上記と同様に構成されたＩＩＲ系ゴムからなる中間ゴム層７、補強層８、ＥＰＤＭからなるゴム外管層９を順次備えている。
【００５３】
上記各実施例において、ラミネートシート４は、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、熱可塑性であるＰＥＴ製の薄いフィルムからなる内側の樹脂フィルム層４ａと、外側の同様な樹脂フィルム層４ｂとによって、アルミニウム製の金属箔４ｃと樹脂製のシート状の補強材４ｄとをサンドイッチ状に貼着してなるものである。
【００５４】
金属箔４ｃは図示しない接着剤を以て補強材４ｄと一体的に接着されているため、ラミネートシート４に引張り力等が作用しても、補強材４ｄで拘束された金属箔４ｃにはかかる引張り力等が作用しない。
【００５５】
なお、ラミネートシート４の変更例として、図４（ｃ）に示すように、前記補強材４ｄを無くし、内側の樹脂フィルム層４ａと外側の樹脂フィルム層４ｂとによって金属箔４ｃをサンドイッチ状に貼着しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 構成層を一部切欠いて実施例の非透過型複合ホースを示す斜視図である。
【図２】 構成層を一部切欠いて実施例の非透過型複合ホースを示す斜視図である。
【図３】 構成層を一部切欠いて参考発明に係る参考実施例の非透過型複合ホースを示す斜視図である。
【図４】 実施例に係るラミネートシートの構造を示し、図４（ａ）はその一部を切欠いて示す斜視図、図４（ｂ）はその断面図、図４（ｃ）はラミネートシートの変更例の断面図である。
【符号の説明】
１，１０ 燃料用非透過型複合ホース
２ 樹脂層
３，７ 中間ゴム層
４ ラミネートシート
５ 巻き糸
６ ラミネート層
８ 補強層
９ ゴム外管層
１２ 二酸化炭素冷媒用非透過型複合ホース

Claims (3)

1. 金属箔又は金属蒸着層を含んだラミネートシートを用いて構成された非透過性のラミネート層と、その内周に設けられたゴム層とを備える非透過型複合ホースにおいて、
   前記ラミネート層がテープ状の前記ラミネートシートを縦添え巻きして形成されると共に、その外周を糸密度２０％以下の巻き糸によって、前記ゴム層の弾性変形を利用した括れ（くびれ）を伴って緊縛されており、その括れが、前記巻き糸がラミネート層の基準面（表面）より下方へ食い込む程度の深さか、又はそれ以上の深さに形成されていることを特徴とする非透過型複合ホース。
2. 前記巻き糸が、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）系，ポリアミド（ＰＡ）系，レーヨン系，アラミド系，ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）系又はポリビニルアルコール系の繊維からなる巻き糸であることを特徴とする請求項１に記載の非透過型複合ホース。
3. 前記テープ状のラミネートシートが、以下１）〜３）のいずれかに樹脂フィルムを積層してなるものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の非透過型複合ホース。
   １）金属箔
   ２）金属箔及び補強材
   ３）金属蒸着層

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