JP4365454B1 - 冷媒輸送用ホース - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
そこで、特許文献2および3では、接着剤等を使用せずに樹脂とゴムとを接合したホースが提案された。
したがって本発明の目的は、接着剤等を用いずにガスバリア層とゴム層とが接合されており、さらに従来と比較して耐久性が格段に優れたホースを提供することにある。
(1)ガスバリア層とその外表面に密着したゴム層とからなる内管層を備える冷媒輸送用ホースであって、前記ガスバリア層が、ポリアミドとカルボキシル基含有変性ポリオレフィンとをブレンドして得られる変性ポリアミドからなり、前記ゴム層が、原料ゴム:100質量部に対して、アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂:1〜15質量部、およびカーボンブラック:30〜80質量部を配合してなるゴム組成物からなり、前記原料ゴムが、BIMSと、ブチルゴムおよび/またはハロゲン化ブチルゴムである共重合ゴムと、EPDMとからなり、前記原料ゴムにおける前記BIMSの含有量が5〜40質量部であり、前記BIMSと前記共重合ゴムとの含有量の合計が20〜80質量部であり、EPDMの含有量が80〜20質量部であり、前記カーボンブラックは、N2SA≧75m2/g、かつDBP吸油量≧90cm3/100gであり、前記ガスバリア層と前記ゴム層との間に接着剤層を有さない、冷媒輸送用ホース。
(2)前記共重合ゴムがハロゲン化ブチルゴムである、上記(1)に記載の冷媒輸送用ホース。
(3)前記ポリアミドが、ポリアミド6、ポリアミド11、ポリアミド12、ポリアミド4−6、ポリアミド6−6、ポリアミド6−10、ポリアミド6−12およびポリアミドMXD−6ならびにこれらの中の2種以上のコポリマーからなる群から選ばれる少なくとも1つである、上記(1)または(2)に記載の冷媒輸送用ホース。
2 内管層
21 ガスバリア層
22 ゴム層
3 補強層
4 外管層
本発明のホースは、ガスバリア層とその外表面に密着したゴム層とからなる内管層を備える冷媒輸送用ホースである。このガスバリア層とゴム層との間には接着剤からなる層は存在しない。前記内管層のみからなり他の層を有さない場合でも本発明のホースに含まれる。
本発明のホースの構成は後に具体例を用いて説明するが、従来のものと同様であってよい。
ガスバリア層について説明する。
本発明のホースにおけるガスバリア層は、ポリアミドとカルボキシル基含有変性ポリオレフィンとをブレンドして得られる変性ポリアミドからなる。
なお、ガスバリア層は前記変性ポリアミドからなっていればよく、本発明の目的を達成できる範囲で他の成分(例えば添加剤等)を含んでもよい。このように他の成分を含んでいる場合であっても、本発明の範囲内である。
ガスバリア層の厚さは特に限定されないものの、0.01〜0.50mmが好ましく、0.05〜0.30mmがより好ましく、0.05〜0.20mmがさらに好ましい。このような範囲であると、成形作業性および耐冷媒透過性ならびに可撓性がより良好となる傾向がある。
ゴム層について説明する。
ゴム層は、原料ゴムに特定量のアルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂と、特定量のカーボンブラックを配合してなるゴム組成物からなる。
ここで、ゴム層は原料ゴムとアルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂とカーボンブラックとからなっていればよく、本発明の目的を達成できる範囲で他の成分を含んでもよい。このように他の成分を含んでいる場合であっても、本発明の範囲内である。
原料ゴムはBIMSと、ブチルゴムおよび/またはハロゲン化ブチルゴムである共重合ゴムと、EPDMとからなる。
BIMSは、p−アルキルスチレン(PAS)含有量が5〜25質量%、臭素(Br)含有量が1.5質量%以上であり、p−アルキルスチレン単位と臭素単位との質量比が0.15≦Br/PAS≦0.40である、炭素原子数4〜7のイソモノオレフィンとp−アルキルスチレンとの共重合ゴムの臭素化物である。ムーニー粘度(ML1+8、125℃)は30以上である。
前記共重合ゴムは、ブチルゴムおよび/またはハロゲン化ブチルゴムであり、ハロゲン化ブチルゴムであることが好ましい。得られる本発明のホースの耐久性がより高まるからである。
ブチルゴムとしては、一般的なイソブチレン・イソプレンゴムを使用でき、特に制限されないが、そのイソプレンの含有量は不飽和度として0.6〜2.5モル%、分子量はムーニー粘度で35〜60(125℃)であることが好ましい。また、ハロゲン化ブチルゴムとしては塩素化ブチルゴム、臭素化ブチルゴム等が挙げられる。これらのハロゲン化ブチルゴムも、一般的なものを使用することができるが、塩素化ブチルゴムの場合、塩素含有量は1〜2.5質量%、イソプレンの含有量は不飽和度として0.6〜2.5モル%、分子量はムーニー粘度で30〜60(125℃)であることが好ましい。また、臭素化ブチルゴムの場合、臭素含有量は1〜2.5質量%、イソプレンの含有量は不飽和度として0.6〜2.5モル%、分子量はムーニー粘度で25〜55(125℃)であることが好ましい。
また、EPDMの存在比が20質量部未満では、必要とする接着力およびゴム付きが得られ難い。また80質量部を超えると、加硫速度が遅くなりホースの生産性が低下する。
アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂は、前記原料ゴムの加硫剤として作用することができる。
アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂には、ハロゲン化されたアルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂(ハロゲン化アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂)も含まれる。中でも臭素化アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂が好ましい。
アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂としては、例えば田岡化学工業社製のタッキロール250−1等の市販品を使用することができる。
本発明で用いるカーボンブラックのコロイダル特性は、N2SA≧75m2/g、かつDBP吸油量≧90cm3/100gである。N2SAが75m2/g未満またはDBP吸油量が90cm3/100g未満であると、ガスバリア層の表面にゴム層を強固に接着することが困難になる。N2SAは80〜150m2/gであることが好ましく、80〜120m2/gであることがより好ましい。DBP吸油量は95〜140cm3/100gであることが好ましく、100〜130cm3/100gであることがより好ましい。
ここでN2SAとはカーボンブラックの表面に吸着する窒素分子量を意味し、具体的にはJIS K 6217−2に規定の方法で測定して求めた値を意味するものとする。
また、DBP吸油量はカーボンブラックの凝集体に吸収される油分量を意味し、具体的にはJIS K 6217−4に規定の方法で測定して求めた値を意味するものとする。
加硫助剤としては、例えば、アセチル酸、プロピオン酸、ブタン酸、ステアリン酸、アクリル酸、マレイン酸等の脂肪酸;アセチル酸亜鉛、プロピオン酸亜鉛、ブタン酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛、アクリル酸亜鉛、マレイン酸亜鉛等の脂肪酸亜鉛が挙げられる。
加硫促進剤としては、例えば、テトラメチルチウラムジスルフィド(TMTD)、テトラエチルチウラムジスルフィド(TETD)等のチウラム系;ヘキサメチレンテトラミン等のアルデヒド・アンモニア系;ジフェニルグアニジン等のグアニジン系;ジベンゾチアジルジサルファイド(DM)等のチアゾール系;シクロヘキシルベンゾチアジルスルフェンアマイド等のスルフェンアミド系のものが挙げられる。
添加剤としては、例えば、クレー等の充填剤、パラフィン系オイル等の軟化剤、可塑剤、加工助剤、老化防止剤、顔料等が挙げられる。
内管層が上記に説明したような特定成分を特定含有量で含むガスバリア層およびゴム層からなるものでないと、接着剤を使用することなしにガスバリア層とゴム層とを強固に加硫接着することはできない。すなわち、高接着性(高接着力および高ゴム付き)を発現することはできない。
例えば内径は5〜20mmであることが好ましく、7〜17mmであることがより好ましい。
外管層の厚さは、1〜5mmであるのが好ましく、0.5〜3mmがより好ましく、1〜2mmがさらに好ましい。
外管層が複数層で形成されていてもよい。
図1は本発明のホースの好適実施例を示す図である。
図1において本発明のホース1は、ガスバリア層21とその外表面に密着したゴム層22とからなる内管層を備えている。ガスバリア層21とゴム層22の間には、接着剤層は存在していないが、両層は強固に密着している。
また、本発明のホースは上記のように補強層を必ずしも有している必要はないが、補強層を備えていると、ホースの引張り破断強度、使用可能圧力範囲および金具装着性が向上するので好ましい。特に、本発明のホースを高圧部に用いる場合は、補強層を有することが好ましい。
本発明のホースの製造方法は特に限定されず、従来公知の方法を用いることができる。
例えばガスバリア層およびゴム層は押出し成形して得ることができる。ここで、ゴム層は上記の方法で得たゴム組成物を用いて成形することができる。例えば前述の図1を用いて説明した好適実施態様のホースの場合であれば、ガスバリア層の外表面にゴム層を積層し、さらに編組またはスパイラル巻などにより補強層、ついで外側ゴム層を積層した後、全体を加硫することによって得ることができる。加硫条件は約150〜180℃で加硫を行なうことができる。
以下に示す原料を第1表〜第3表に示す量比(質量部)で混合し、各実施例および各比較例におけるゴム組成物を得た。具体的には、BIMS、ブチルゴムおよび/またはハロゲン化ブチルゴム、ならびにEPDMに、カーボンブラック、パラフィン油、ステアリン酸を加え、ロール、バンバリーミキサー等により混合し、引き続いて、アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂、ZnOを加えて混合して組成物を得た。
塩素化ブチルゴム(Cl−IIR):EXXON CHLOROBUTYL 1066、日本ブチル株式会社製
臭素化ブチルゴム(Br−IIR):EXXON BROMOBUTYL 2255、日本ブチル株式会社製
BIMS:Exxpro 3745、EXXONMOBIL CHEMICAL COMPANY
EPDM:三井EPT4070、三井化学社製
カーボンブラック(C.B.(ISAF)):ショウブラックN220、昭和キャボット社製
カーボンブラック(C.B.(HAF)):ショウブラックN330、昭和キャボット社製
カーボンブラック(C.B.(FEF)):ショウブラックN550、昭和キャボット社製
ステアリン酸:ルナックYA、花王株式会社製
パラフィン油:プロセスオイル123、昭和シェル石油社製
ZnO:酸化亜鉛3種、正同化学工業社製
臭素化アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂:タッキロール250―1、田岡化学工業株式会社
また、小型スクリュー式押し出し機(スクリューは圧縮タイプを使用)に、丸棒状となるヘッドを組み付け、ヘッド、シリンダー温度を80℃、回転数を60rpmにて押し出し性を確認した。そして外観等、ホースとして使用可能なレベルにある形状のものを「○」、使用不可レベルにあるものを「×」として示した。
次に、得られた各ゴム組成物を150℃のプレス成型機を用い、面圧3.0MPaの圧力下で45分間加硫して、2mm厚の加硫シートを作製した。このシートからJIS3号ダンベル状の試験片を打ち抜き、引張速度500mm/分での引張試験をJIS K6251-2004に準拠して行い、引張強さ(TB)[MPa]、切断時伸び(EB)[%]、100%モジュラス(M100)〔MPa〕を室温にて測定した。
また、JIS K6253−2006のタイプAデュロメータに準じて、各ゴム組成物の硬化物の室温における硬さ(HS)を測定した。
各実施例および各比較例のゴム組成物および変性ポリアミドを用いて内管層からなるホースを作製した。
具体的には、初めに、ザイテルST811HS(表中では「ザイテル」と記す)またはポリアミド樹脂(表中では「PA6」と記す)を、押出し機を用いてマンドレル(外径11mm)の上に引き落として成型し、厚さ0.1mmのガスバリア層を形成した。
次に得られたゴム組成物を用いて、上記で得たガスバリア層の外表面に、厚さ1.4mmのゴム層を形成した。ガスバリア層の外側の表面にゴム層を積層した後、全体を加硫することによって得た。加硫条件は約150〜180℃で蒸気圧をかけ加硫を行った。そして、1.5mmの厚さであって外径が14mmの内管層を得た。
なお、比較例1−1については、ガスバリア層とゴム層とを接着材(Chemlok 402X、Lord Corporation製)を用いて接着した。
ここで接着力は幅25mm当たりの接着力(N)を意味する。また、接着力が40N/25mm以上のものを「○」、接着力が40N/25mm未満のものを「×」として評価した。
また、ゴム付きはゴムが剥がれず残留している面積比(%)を意味する。また、これに加えて、剥がれずに残留したゴムの厚さも測定して「厚い」、「薄い」、「界面」(ガスバリア層とゴム層との界面で剥離したものを意味する。)で示した。そして、厚いものを「○(良好)」、「薄い」ものを「△」、「界面」で剥離したものを「×」と評価してこれを記した。
上記の試験3と同様の方法で、各実施例および各比較例におけるホースを作製した。ホースの内径は11mm、外径は18mm(内管層の厚さは1.5mmである)、長さは50cmとした。
次に、ホースに金具を装着後、冷媒(R−134a)を封入し、90℃のオーブンに24時間放置した。ここで冷媒は0.6g/cm3となるように封入した。
次に冷媒を解放後、ただちに120℃のオーブンに入れ、24時間放置した。
そして、その後、ホースを半分に切り(縦割り)、ゴム層の剥離(タナ落ち)を確認した。タナ落ちがなかったものを「○」、タナ落ちが発生したものを「×」として示す。
実施例3および実施例4におけるホースのそれぞれについて、ホース両端に金具を装着した長さ50cmのホース 4本を用意した。次にその中の3本について、0.6g/cm3となるように冷媒を封入した。また、残りの1本は冷媒を封入せずに密閉した。そして、100℃で24時間経過後における質量および96時間後における質量を測定することで、72時間当たりのガス透過量(g/m・72h)を算出し、R−134aの透過性を調べた。
比較例1−1はガスバリア層とゴム層とを接着剤で接着した態様である。この場合、ゴム付きが薄くなり、デラミネーション試験においてタナ落ちが生じ、ガスバリア層とゴム層との接着が不十分であることがわかった(第1表参照)。
なお、比較例1−2、比較例2、比較例3は特許文献3に記載の態様に相当する。また、比較例2は特許文献2に記載の態様にも相当する。
また、実施例3および実施例4におけるガス透過性試験の結果は、いずれも3.3[g/(m・72h)]となり、冷媒輸送用ホースとして好ましく適用できることが確認できた。
また、比較例10は、原料ゴム100質量部に対するカーボンブラックの添加量が85質量部であり、本発明の範囲外である。この場合、押し出し性が不十分であった。
なお、比較例13、14は特許文献1に記載の態様に相当する。
Claims (3)
- ガスバリア層とその外表面に密着したゴム層とからなる内管層を備える冷媒輸送用ホースであって、
前記ガスバリア層が、ポリアミドとカルボキシル基含有変性ポリオレフィンとをブレンドして得られる変性ポリアミドからなり、
前記ゴム層が、原料ゴム:100質量部に対して、アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂:1〜15質量部、およびカーボンブラック:30〜80質量部を配合してなるゴム組成物からなり、
前記原料ゴムが、BIMSと、ブチルゴムおよび/またはハロゲン化ブチルゴムである共重合ゴムと、EPDMとからなり、
前記原料ゴムにおける前記BIMSの含有量が5〜40質量部であり、前記BIMSと前記共重合ゴムとの含有量の合計が20〜80質量部であり、EPDMの含有量が80〜20質量部であり、
前記カーボンブラックは、N2SA≧75m2/g、かつDBP吸油量≧90cm3/100gであり、
前記ガスバリア層と前記ゴム層との間に接着剤層を有さない、冷媒輸送用ホース。 - 前記共重合ゴムがハロゲン化ブチルゴムである、請求項1に記載の冷媒輸送用ホース。
- 前記ポリアミドが、ポリアミド6、ポリアミド11、ポリアミド12、ポリアミド4−6、ポリアミド6−6、ポリアミド6−10、ポリアミド6−12およびポリアミドMXD−6ならびにこれらの中の2種以上のコポリマーからなる群から選ばれる少なくとも1つである、請求項1または2に記載の冷媒輸送用ホース。
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