JP4075516B2

JP4075516B2 - ゴム膨張管とその製造方法

Info

Publication number: JP4075516B2
Application number: JP2002233571A
Authority: JP
Inventors: 武美伊藤
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2002-08-09
Filing date: 2002-08-09
Publication date: 2008-04-16
Anticipated expiration: 2022-08-09
Also published as: JP2004076763A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は地盤調査用に用いて好適なゴム膨張管に関し、詳しくは内部に導かれた流体の圧力で径方向に大きく膨張することのできるゴム膨張管に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、内部に導かれた流体の圧力で径方向に大きく膨張することのできるゴム膨張管が、その特徴を利用して様々な用途に用いられている。
例えば下記文献１には、このゴム膨張管を、隣接するプレキャストコンクリートブロック間にコンクリートを充填及び硬化させる際に、各プレキャストコンクリートブロックの通孔と通孔とを連絡するダクトを形成するためのダクト形成用ゴムホース製シース型として用いた例が開示されている。
【０００３】
また下記文献２には、このゴム膨張管を、硬岩等に形成した孔に挿入し、そしてゴム膨張管内に高水圧をかけることでゴム膨張管を膨張させ、硬岩等を破砕する高圧パッカーゴムチューブとして用いた例が開示されている。
［文献１］特許第３２２９１５０号
［文献２］特公平３−１８０７５号
【０００４】
図６は文献１において、ダクト形成用ゴムホース製シース型の一例として具体的に示されたもので、図中２００はゴム膨張管、２０２，２０４は端部金具、２０６はゴム膨張管２００と端部金具２０２とを固定するためのかしめリング、２０８，２１０はそれぞれ内側ゴム層，外側ゴム層、２１２及び２１４はそれぞれ内補強層，外補強層である。
【０００５】
このダクト形成用ゴムホース製シース型は、隣接するプレキャストコンクリートブロック間に跨るようにしてそれぞれの通孔にシース型を通し、そしてゴム膨張管２００を膨張させた状態で、プレキャストコンクリートブロック間にコンクリートを充填及び硬化させ、その後シース型を収縮させて抜き取ることにより、コンクリート充填部に、通孔と通孔とを連絡するダクトを形成するといったものである。
【０００６】
この例において、内補強層２１２，外補強層２１４はそれぞれ補強糸を管軸方向に対してそれぞれ１５°の編角（即ち互いに逆向きをなす補強糸の交差角が３０°）で編組しており、その編角は静止角（約54.44°）よりも小さな角度であって、このためにゴム膨張管２００は内圧の作用で径方向に大きく膨張することができる。
【０００７】
ところで、近時かかるゴム膨張管を地盤の硬さ調査用として用いることが検討されている。
地盤に孔を空けてそこにゴム膨張管を挿入し、そして流体の圧力でゴム膨張管を膨張させて孔内面を圧迫し、その際の地盤へのゴム膨張管のめり込みの度合いによって、具体的にはゴム膨張管が孔内面に接触した後の流体圧力の上昇の度合いによって、それが硬い地盤か軟らかい地盤かを調べるというものである。
【０００８】
このような目的ないし用途に用いられるゴム膨張管としては、従来のゴム膨張管よりも更に大きく径方向に膨張できるものであることが求められる。
ゴム膨張管の径方向の膨張能力は、管軸方向に対する補強糸のなす角度（編角ないし巻付角）によって左右され、その角度が小さいほど膨張能力は大となる。
【０００９】
ゴム層内部に補強層を備えた通常のゴムホースの場合、補強層における補強糸は、その編角が静止角ないしその近傍とされるが、上記図６に示すゴム膨張管２００の場合、補強糸の交差角が３０°をなしており、これによりゴム膨張管２００に径方向の大きな膨張能力が付与されている。
しかしながら地盤調査用のゴム膨張管としては、膨張能力の点で尚不十分である。
【００１０】
地盤調査用のゴム膨張管としては、補強糸と補強糸との交差角を２０°以下、できれば１０°程度の小角度とすることが望ましい。
しかしながらそのようなゴム膨張管は、未だ実現されていないのが実状である。
【００１１】
またこのようなゴム膨張管、即ち補強糸の交差角が２０°以下、特に１０°程度の小角度のゴム膨張管の場合、製造上大きな困難が伴う問題がある。
ゴム膨張管における補強層の形成は、通常、図７に示しているように補強糸２１６を平行に引き揃えた状態でゴムフリクションしたテープ２１８を、マンドレル２２０の外周に沿ってスパイラル状に巻き付けることにより行う（スパイラル補強層の場合）が、このとき補強糸２１６の編組角（巻付角）が小さくなればなるほど、テープ２１８の巻付角θも鋭角度（小角度）となる。
【００１２】
しかもその際、隣り合うテープ２１８の側端面と側端面とが互いに重なり合わないようにして、これをマンドレル２２０の外周に沿って巻き付けて行かなければならない。
テープ２１８と２１８との重なりが生じると、ゴム膨張管の膨張性能が損なわれるからである。
つまりテープ２１８を巻き付けるに際し、その側端面と側端面とを互いに隙間なく突き合わせるようにして、テープ２１８をマンドレル２２０の外周に沿って巻き付けて行くことが必要となる。
【００１３】
このときテープ２１８の巻付角θが鋭角度であると、必然的にマンドレル２２０へのテープ２１８の巻付箇所と作業者との間の距離を大きく取らざるを得ず、即ち作業者の作業位置が必然的にテープ２１８の巻付箇所から遠い位置とならざるを得ず、この場合テープ２１８の側端面と側端面とを丁度突き合わせるようにしてテープ２１８を巻き付けて行く作業が非常に困難な作業となるのである。
【００１４】
例えば内補強層の補強糸と、外補強層の補強糸とを互いに逆方向にスパイラル巻きして内補強層，外補強層のそれぞれを形成する場合（通常はそのようにする）、補強糸同士のなす角度（交差角）を１０°にしようとすると、各補強層における補強糸の編角（巻付角）はそれぞれ５°ずつとなるが、そのようなことは現実的にはホース製造上困難である。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明のゴム膨張管とその製造方法はこのような課題を解決するために案出されたものである。
而して請求項１はゴム膨張管に関するもので、内部に導かれた流体の圧力によって径方向に膨張するゴム膨張管であって、ゴム層の内部に内補強層と外補強層とが設けられ、且つ何れか一方の補強層は補強糸が実質的に管軸方向と平行に延びる縦補強糸の層とされ、他方の補強層は補強糸が該管軸方向に沿って一方向にだけスパイラル巻きされ、該一方の補強層の縦補強糸に対し２０°以下の鋭角の交差角で交差する層とされ、それら内補強層と外補強層とで網目構造を成していることを特徴とする。
【００１６】
請求項２のものは、請求項１において、前記他方の補強層における補強糸が前記一方の補強層の縦補強糸に対し１５°以下の交差角で交差していることを特徴とする。
【００１７】
請求項３はゴム膨張管の製造方法に関するもので、請求項１，２の何れかのゴム膨張管の製造方法であって、前記補強層を形成するに際し、前記縦補強糸を平行に引き揃えたシートを各縦補強糸がマンドレルの軸心と平行となる向きに配向した状態で該マンドレルの外周に沿ってすし巻状態に巻き付けて前記一方の補強層を形成するとともに、補強糸を平行に引き揃えたテープを前記シートの巻付けの前若しくは後において、前記交差角と等しい巻付角でスパイラル状に巻き付けて前記他方の補強層を形成することを特徴とする。
【００１８】
【作用及び発明の効果】
以上のように本発明は、ゴム膨張管におけるゴム層内部に内補強層と外補強層とを設け、そして何れか一方については補強糸が実質的に管軸方向と平行に延びる縦補強糸の層となし、そして他方の補強層については、補強糸が縦補強糸に対し２０°以下の鋭角で交差する層となしたもので、本発明によれば、内補強層及び外補強層の何れか一方をスパイラル巻きの補強層として形成するに際し、その巻付角を比較的大きな角度となしつつ、全体として内補強層と外補強層との各補強糸の交差角を２０°以下の小さな交差角となすことができる。
そしてこれにより、ゴム膨張管に対し径方向の大きな膨張能力を付与することができる。
尚、補強糸が管軸方向と平行に延びる縦補強糸とされた一方の補強層については、補強糸を平行に引き揃えたシートをマンドレルにすし巻状態に巻き付けるなどして容易に形成することができる。
【００１９】
ここで単にゴム膨張管における径方向の膨張能力を大きくするだけであれば、縦補強糸の層を設けておくだけで事足りる。
しかしながらこの場合、補強層における補強糸が網目構造を成していないため、ゴム膨張管に傷が発生したりすると膨張によってその傷が管軸方向に大きく成長してゴム膨張管が比較的容易に裂けてしまう問題を生ずる。即ち傷に対しての抵抗力が小さくなってしまう。
【００２０】
しかるに本発明では、内補強層と外補強層との各補強糸が交差していてそれらが網目を成しているため、傷に対する抵抗力も大きくすることができる。
尚本発明においては、外補強層をその補強糸が縦補強糸となるようにし、また内補強層をその補強糸が縦補強糸に対し鋭角で交差した層となすことが望ましい。
【００２１】
本発明では、上記他方の補強層における補強糸を一方の補強層の縦補強糸に対し１５°以下の角度で交差させることが望ましい（請求項２）。
【００２２】
請求項３は、ゴム膨張管における補強層を形成するに際し、縦補強糸を平行に引き揃えたシートをマンドレルの外周に沿ってすし巻状態に巻き付けて一方の補強層を形成し、また補強糸を平行に引き揃えたテープを、そのシートの巻付けの前若しくは後において上記交差角と等しい巻付角でスパイラル状に巻き付けて他方の補強層を形成するもので、この製造方法によれば、請求項１若しくは請求項２に規定するゴム膨張管の補強層を容易に形成することができる。
【００２３】
【実施例】
次に本発明の実施例を図面に基づいて詳しく説明する。
図１において１０は地盤で、１２はその地盤１０に設けられた孔であり、１４はその孔１２内部に挿入された地盤調査用の圧迫管で、ゴム膨張管１６を主要素として含んでいる。
１８は圧迫管１４を支持する管状ないし棒状の支持部材で、２０はゴム膨張管１６内部にエア，水，油等の流体、ここでは油を所定の圧力で供給してこれを膨張させるための油配管である。
【００２４】
圧迫管１４は、内部に導入された油の圧力でゴム膨張管１６を径方向に膨張させて孔１２内面を圧迫し、その際のゴム膨張管１６の孔１２内面へのめり込み度合い、即ちゴム膨張管１６が孔１２内面に接触した後の油圧力の上昇の度合い等に基づいて地盤１０の硬さを計るものである。
【００２５】
図２にゴム膨張管１６の構造が、また図３に圧迫管１４の構造がそれぞれ具体的に示してある。
図３において２２はパイプ状の芯金で、この芯金２２の外周面にゴム膨張管１６が成形状態から径方向に膨張させられた状態で外嵌されている。
【００２６】
２４，２６は端部の締付金具で、これら締付金具２４，２６により、ゴム膨張管１６の管軸方向両端部が芯金２２に対し締め付けられている。
２８は油配管２０を通じて送られて来た油を、ゴム膨張管１６の内面に作用させるための供給管で、その先端部が芯金２２を貫通してゴム膨張管１６の内面で開口している。
尚芯金２２の両端部外周面には雄ねじ２９が形成されている。
【００２７】
ゴム膨張管１６は、内側ゴム層３０と外側ゴム層３２及びそれらの中間の補強層を有している。
ここで補強層は、内補強層３４と外補強層３６との２層積層構造を成している。
【００２８】
外補強層３６は、図２及び図３の部分拡大図に示しているように補強糸３８がゴム膨張管１６の管軸方向に平行に延びる縦補強糸とされている。
即ち補強糸３８の、管軸方向に対する角度である編角が０°をなしている。
【００２９】
一方内補強層３４は、補強糸４０が外補強層３６における補強糸３８に対し交差角１０°の鋭角で交差する層とされている。
ここで内補強層３４は、補強糸４０を内側ゴム層３０の外周面にスパイラル状に巻き付けて構成したものである。
このように内補強層３４の補強糸４０と、外補強層３６の補強糸３８とが互いに１０°の角度で交差していることから、それら内補強層３４，外補強層３６は全体として網目構造を成している。
【００３０】
ここで補強糸３８，４０は、この例ではポリエステル糸が用いられているが、他の材質から成る補強糸、例えばポリアミド補強糸或いはワイヤから成る補強糸その他を用いることも可能である。
【００３１】
図４は上記ゴム膨張管１６の製造方法の一例を示したものである。
図４（Ｉ）に示しているように、ここでは先ずマンドレル４２を回転させながら、その外周面に沿って内側ゴム層３０用のゴムテープ３０Ａをスパイラル状に巻き付けて行く。
【００３２】
その後、（II）に示しているように補強糸４０を平行に引き揃えてゴムフリクションしたテープ３４Ａを、未加硫の内側ゴム層３０の外周面に沿って巻付角１０°の鋭角度でスパイラル状に巻き付けて行く。
これにより、補強糸４０が管軸方向に対し１０°の角度をなす内補強層３４が形成される。
【００３３】
続いて（III）に示しているように、補強糸３８を平行に引き揃えてゴムフリクションしたシート３６Ａを、補強糸３８がマンドレル４２の軸心と平行となる向きに配向して、これをマンドレル４２の外周面に沿って、詳しくは図５に示しているように内補強層３４の外周面上にすし巻状態に巻き付ける。
ここにおいて補強糸３８が管軸方向に対し平行の縦補強糸となる外補強層３６が形成される。
【００３４】
続いて（IV）に示しているように、外側ゴム層３２用のゴムテープ３２Ａを外補強層３６の外周面に沿って同じくスパイラル状に巻き付けて、最外層に未加硫の外側ゴム層３２を形成する。
更にその後布テープを巻き付けて未加硫のゴム膨張管１６を押え付け、その状態で（図示省略）マンドレル４２ごと加硫缶４４内部に挿入し、加熱下に所定時間かけて加硫成形操作を行う（（Ｖ）参照）。
その後に加硫後のゴム膨張管１６をマンドレル４２ごと加硫缶４４から取り出した上、加硫後のゴム膨張管１６をマンドレル４２から抜き出す（（VI）参照）。
【００３５】
かかる本例のゴム膨張管１６においては、ゴム層内部に内補強層３４と外補強層３６とを設け、そして外補強層３６については補強糸３８が実質的に管軸方向と平行に延びる縦補強糸の層をなし、また内補強層３４については補強糸４０が外補強層３６の補強糸３８に対し１０°の鋭角で交差する層をなしていることから、即ち内補強層３４と外補強層３６の各補強糸４０，３８が１０°の鋭角で交差していることから、ゴム膨張管１６に対し径方向の大きな膨張能力を付与することができる。
【００３６】
しかも本例では、外補強層３６の補強糸３８が縦補強糸、つまり管軸方向と平行に延びる、編角（巻付角）が実質的に０°の層となしてあることから、外補強層３６の補強糸３８と内補強層３４の補強糸４０とを１０°の鋭角で交差させるに際しても、内補強層３４の巻付角を１０°の比較的大きな巻付角で巻き付けることができる。
【００３７】
従って本例のゴム膨張管１６においては、図４に示す製造方法に従って容易に補強層３４，３６を形成することができる。
しかも本例のゴム膨張管１６は、内補強層３４の補強糸４０と外補強層３６の補強糸３８とが全体として網目を成しているため、ゴム膨張管１６に対し表面から傷が入ったような場合においても、単に補強層が縦補強糸のみで構成されている場合に比べて、ゴム膨張管１６の膨張によりその傷が管軸方向に進行して大きな亀裂となることを防止できる。即ち傷に対して大きな抵抗力を持たせることができる。
【００３８】
以上本発明の実施例を詳述したがこれはあくまで一例示である。
例えば上例では外補強層３６における補強糸３８を縦補強糸とし、また内補強層３４における補強糸４０をスパイラル巻きの補強糸となしているが、場合によって補強層の構成を内側と外側とで逆にするといったことも可能である。
【００３９】
その他本発明はその主旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態・態様で構成・実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるゴム膨張管を地盤調査用として用いる際の説明図である。
【図２】図１におけるゴム膨張管の構成を示す図である。
【図３】図１におけるゴム膨張管を含んだ圧迫管の断面図である。
【図４】図２及び図３のゴム膨張管の製造方法の一例を示す説明図である。
【図５】図４における要部工程の説明図である。
【図６】従来公知のゴム膨張管の一例を示す図である。
【図７】ゴム膨張管における補強層の形成方法の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１６ゴム膨張管
３０内側ゴム層
３２外側ゴム層
３４内補強層
３４Ａテープ
３６外補強層
３６Ａシート
３８，４０補強糸
４２マンドレル

Claims

内部に導かれた流体の圧力によって径方向に膨張するゴム膨張管であって、
ゴム層の内部に内補強層と外補強層とが設けられ、且つ何れか一方の補強層は補強糸が実質的に管軸方向と平行に延びる縦補強糸の層とされ、他方の補強層は補強糸が該管軸方向に沿って一方向にだけスパイラル巻きされ、該一方の補強層の縦補強糸に対し２０°以下の鋭角の交差角で交差する層とされ、それら内補強層と外補強層とで網目構造を成していることを特徴とするゴム膨張管。
請求項１において、前記他方の補強層における補強糸が前記一方の補強層の縦補強糸に対し１５°以下の交差角で交差していることを特徴とするゴム膨張管。
請求項１，２の何れかのゴム膨張管の製造方法であって、
前記補強層を形成するに際し、前記縦補強糸を平行に引き揃えたシートを各縦補強糸がマンドレルの軸心と平行となる向きに配向した状態で該マンドレルの外周に沿ってすし巻状態に巻き付けて前記一方の補強層を形成するとともに、補強糸を平行に引き揃えたテープを前記シートの巻付けの前若しくは後において、前記交差角と等しい巻付角でスパイラル状に巻き付けて前記他方の補強層を形成することを特徴とするゴム膨張管の製造方法。