JP4636992B2 - 燃料ホース及びその製造方法 - Google Patents
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Description
層とを接着させている。
エーテル共重合体(PFA)、及びテトラフルオロエチレン−エチレン共重合体(ETFE)からなる群から選択される一つを主成分とし、表面処理した面状体を、前記管状体の外周面に一部が重なり合うように螺旋状に巻回してなる遮蔽層とを備え、前記面状体の重なり部分を、ゴム組成物またはカップリング剤を介して接着してある点にある。
また、面状体の接着部分である重なり部分は燃料ホースの長手方向軸の周りに螺旋状に形成されている。このため、燃料ホースはすべての方向に均一な曲げ特性を有し、曲線形状の燃料ホースを作製する際の曲げ成形が容易となる。
さらに、面状体を螺旋巻きにすることにより、燃料ホースの構造上の不均一性が最小化され、燃料流動時に生じる流動圧は燃料ホース内壁に略均等にかかることとなる。このため、燃料ホースの局所的な疲労が防止され、製品寿命を延ばすことができる。
また、第1面状体及び第2面状体は、燃料ホースの長手方向軸の周りに螺旋状に形成されている。このため、燃料ホースはすべての方向に均一な曲げ特性を有し、曲線形状の燃料ホースを作製する際の曲げ成形が容易となる。
さらに、第1面状体および第2面状体を螺旋巻きにすることにより、燃料ホースの構造上の不均一性が最小化され、燃料流動時に生じる流動圧は燃料ホース内壁に略均等にかかることとなる。このため、燃料ホースの局所的な疲労が防止され、製品寿命を延ばすことができる。
また、管状体自体が燃料の耐透過性に優れるため、燃料ホースの継手部分において、燃料が管状体をホースの長手方向に透過してホースの端から漏れるのを防止することができる。
なお、NBRとPVCとのブレンドポリマは、一般にブレンド率がNBR:PVC=85〜65:15〜35であって、ゴム性能を有するものであり、本発明における耐燃料性を有するゴムの一種である。
また、管状体を構成するゴム及び保護層を構成するゴムの加硫、遮蔽層と管状体及び保護層との接着、ならびに面状体の重なり部分の接着を、熱処理によって同時に行うことができるため、製造効率が高く、耐透過性の良好な燃料ホースを容易に製造することができる。
護層を接着する工程とを包含する点にある。
また、管状体を構成するゴム及び保護層を構成するゴムの加硫、ならびに管状体、第1遮蔽層、接着層、第2遮蔽層、及び保護層の接着を、熱処理によって同時に行うことができるので、製造効率が高く、耐透過性の良好な燃料ホースを容易に製造することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の第1実施形態による燃料ホース100の構成を示した概略図である。燃料ホース100は、管状体1と、遮蔽層2とを備え、さらに、遮蔽層2の上には、保護層3が設けられている。なお、図1に示した燃料ホース100は三重層構造を有するものであるが、これは本発明の一実施形態を例示したものに過ぎず、例えば、保護層3を省略したり中間層を追加したりすることも可能である。
管状体1は、燃料ホース100の最内層として設けられ、ガソリンや軽油等の燃料と直接接触する。このため、管状体1は、耐燃料性を有する材料で構成される。耐燃料性を有する材料には、フッ素ゴム(FKM)、エピクロルヒドリンゴム(ECO)、ニトリルゴム(NBR)、ニトリルゴム(NBR)とポリ塩化ビニル(PVC)とのブレンドポリマ、及びそれらの誘導体等が挙げられる。管状体1は、上記材料の一つ以上を主成分として含むことが好ましい。また、上記材料は、従来のゴムに比べて燃料の耐透過性も良好であるため特に好ましい。
性変形代を大きくして継手を内部に挿入し易い燃料ホースを得ることができる。もちろん、管状体は二層に限らず、三層以上にしても同様の効果を得ることができる。
遮蔽層2は、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、及びテトラフルオロエチレン−エチレン共重合体(ETFE)からなる群から選択される一つを主成分とし、気体放電によって表面処理した面状体2aを、前記管状体1の外周面に一部が重なり合うように螺旋状に巻回して形成し、面状体2aの重なり部分2bを、ゴム組成物またはカップリング剤を介して接着してある。なお、説明を簡単にするため、以下の実施形態の説明では、遮蔽層2を構成する面状体2aとしてFEPシートを例にとって説明する。
。
一方、カップリング剤としては、例えば、シランカップリング剤やチタネート系カップリング剤等が挙げられ、このようなカップリング剤を用いることによって、ゴム組成物と同様の効果を得ることができる。
。
保護層3は、遮蔽層2の外側を被覆するためのものである。保護層3は、遮蔽層2に隣接して被覆することに限定されるものではなく、例えば、補強層等の他の層を介して遮蔽層2を被覆してもよい。また、保護層3は、一層の構造に限らず、二層以上の多層構造としてもよい。
通常、燃料ホース100はエンジンルームや車体のフロア部分等に配管され、屋外で使用されるので、車両走行中の振動や温度・湿度の変化に曝されることが多い。従って、このような外部環境の変化に耐え得るように、保護層3に使用される材料は耐衝撃性や耐侯性、耐熱性、耐オゾン性等を有していることが好ましい。そのような材料の一例として、FKM、NBRとPVCとのブレンド、ECO、ACM、AEM、シリコーンゴム(Q)、ウレタンゴム(U)、クロロプレンゴム(CR)、エチレンプロピレンゴム(EPDM)、クロロスルホン化ポリエチレン(CSM)、塩素化ポリエチレン(CPE)、及びそれらの誘導体等のゴムを主成分とした材料が挙げられる。このような保護層3を設けた燃料ホース100は、耐衝撃性や耐候性、耐熱性、耐オゾン性を保有しているので、屋外で使用する自動車用の燃料ホースとして好適である。
図2(a)は、本発明の第2実施形態による燃料ホース150の構成を示した概略図である。図2(b)は、燃料ホース150の管軸方向に沿った断面図である。燃料ホース150は、管状体1と、第1遮蔽層12と、第2遮蔽層22とを備えている。また、第1遮蔽層12と第2遮蔽層22との間には接着層10があり、第2遮蔽層22の上には、保護層3が設けられている。ただし、この保護層3については、耐候性や耐衝撃性があまり必要とされない場合では、省略することも可能である。また、必要に応じて中間層等を追加することも可能である。なお、燃料ホース150を構成する部材のうち、管状体1および保護層3は第1実施形態による燃料ホース100と同様のものを用いることができるので、以下の説明では省略する。
また、第1面状体12aおよび第2面状体22aは、ゴムとの接着性を向上させるため、気体放電によって表面処理がなされている。
さらに、第1面状体12aおよび第2面状体22aは、50〜125μm程度の厚みを有するテープ形状に加工しておくことが、完成品となる燃料ホース150の取扱容易性等から好ましい。
隣り合う二つの第1面状体12aに亘って覆うように、第1遮蔽層12の外側に螺旋状に巻回して形成されている。すなわち、図2(b)から分かるように、燃料ホース150の内部側から外部側を見たとき、管軸の垂直方向に第1遮蔽層12および第2遮蔽層22の少なくとも一つが存在するような積層構造となっている。第1面状体12aを巻回する際、隣り合う二つの第1面状体12aは、第1実施形態の燃料ホース100における面状体2aと同様に、その一部が重なるように巻回してもよいが、第1面状体12aの幅方向の端部を突き合わせたり、隙間部を有するように間隔を空けて巻回してもよい。隙間部の間隔は、第2面状体22aの幅との関係で任意に設定することができるが、0〜5mm程度とすることが好ましい。図2では、一例として、隣り合う二つの第1面状体12aが隙間部を有するように管状体1に巻回された状態を示している。
また、燃料が、第1遮蔽層と第2遮蔽層とを接着する接着層10のゴム組成物の中を透過することも考えられるが、この場合でも、燃料が燃料ホース150の外部に流出するには、第1遮蔽層12における隣り合う二つの第1面状体12aの幅方向の端部間を抜けた後、第2遮蔽層22に沿って燃料ホース150の長手方向に移動し、第2面状体22aの幅方向の端部にまで達する必要があるので、燃料の流出距離が長く複雑になり、燃料が燃料ホース150の外部にまで流出することは困難になる。このため、耐透過性の優れた燃料ホース150を実現することが可能となる。
以下、本発明の燃料ホースの製造方法を説明するが、初めに、第1実施形態による燃料ホース100の製造方法について説明し、次に、第2実施形態による燃料ホース150の製造方法について説明する。
燃料ホース100は、以下の工程(1)〜(4)によって製造することができる。
(1)FEP、PTFE、PFA、及びETFEからなる群から選択される一つを主成分とし、気体放電によって表面処理した面状体2aの両面に、加硫剤を含有するゴム組成物またはカップリング剤を塗布する工程。
(2)耐燃料性を有するゴムを管状に押出成形した管状体1の外周面に、面状体2aを一部が重なり合うように螺旋状に巻回して遮蔽層2を形成する工程。
(3)遮蔽層2の外側にゴムを押出成形して保護層3を設ける工程。
(4)加硫剤またはカップリング剤が架橋する温度で熱処理することにより管状体1を構成するゴム及び保護層3を構成するゴムを加硫するとともに、遮蔽層2と管状体1及び保護層3との接着、ならびに面状体2aの重なり部分の接着を行う工程。
燃料ホース150は、以下の工程(11)〜(15)によって製造することができる。(11)FEP、PTFE、PFA、及びETFEからなる群から選択される一つを主成分とし、気体放電によって表面処理した第1面状体12aを、耐燃料性を有するゴムを環状に押出成形した管状体1の外周面に螺旋状に巻回して第1遮蔽層12を形成する工程。(12)第1遮蔽層12の外側にゴム組成物を押出成形して接着層10を設ける工程。
(13)第1遮蔽層12において隣り合う二つの第1面状体12aに亘って覆うように、前記群から選択される一つを主成分とし、気体放電によって表面処理した第2面状体22aを、接着層10を介して第1遮蔽層12の外側に螺旋状に巻回して第2遮蔽層22を形成する工程。
(14)第2遮蔽層22の外側にゴムを押出成形して保護層3を設ける工程。
(15)加硫剤が架橋する温度で熱処理することにより管状体1を構成するゴムおよび保護層3を構成するゴムを加硫するとともに、管状体1、第1遮蔽層12、接着層10、第2遮蔽層22、及び保護層3を接着する工程。
また、第1遮蔽層12と第2遮蔽層22との接着を行うにあたり、管状体1と第1遮蔽層12との接着及び第2遮蔽層22と保護層3との接着を、熱処理(本加硫または予備加硫)によって同時に行うことができるので、製造効率が高く、耐透過性の良好な燃料ホース150を容易に製造することができる。
<試験対象>
FKMからなる管状体(内径37.5mm、厚さ0.5mm)に、FEPからなる遮蔽層(厚さ0.075mm)、ECOからなる保護層(厚さ3.35mm)を形成した燃料ホース(以下、FEPホースとする)を本発明の燃料ホース100の製造方法に従って作製した。
また、FKMからなる管状体(内径37.5mm、厚さ0.5mm)に、FEPからなる第1遮蔽層(厚さ0.075mm)、FKMからなる接着層(厚さ0.3mm)、FEPからなる第2遮蔽層(厚さ0.075mm)、ECOからなる保護層を形成した燃料ホ
ース(以下、2層FEPホースとする)を本発明の燃料ホース150の製造方法に従って作製した。この2層FEPホースの第1遮蔽層における隙間部の間隔は、5mmであった。
上記のFEPホース、2層FEPホース、及びTHVホースは同じ厚みを有しており、外径はいずれも46mmである。
FEPホース、及びTHVホースを、図3(a)のような半径42mmの半円部を有する試験台に先端部を300mm突出させて設置し、自然状態からそれぞれ30mm、60mm下方に垂直変位させるのに必要な応力を測定した(垂直変位試験)。また、図3(b)のように、長さが700mmのFEPホース、及びTHVホースを、それぞれ10度、20度の角度に回転変位させたときのトルクを測定した(回転変位試験)。なお、試験温度は、垂直変位試験、回転変位試験とも23±2℃であった。その結果を表1に示す。
表1より、いずれの試験においても、FEPホースは、THVホースよりも柔軟性が優れていることが分かる。このように、FEPホースは、THVホースと比べて遮蔽層を薄くすることができるので、FEP自体はTHVよりも柔軟性が低いにもかかわらず、ホース全体としては、FEPホースは、THVホースよりも柔軟性に優れている。
柔軟性試験で使用したものと同じFEPホース、及びTHVホースを使用した。各ホースに外径38.2mmのパイプ部及び外径39.8mmのバルジ部を有するパイプ部材を、試験温度23±2℃において50mm/分の速度で挿入し、そのときにかかる挿入力を測定した。FEPホース、及びTHVホースについてそれぞれ3回試験し、挿入力の平均値を求めた。その結果を表2に示す。
表2より、FEPホースは、THVホースよりも小さい挿入力でパイプ部材に挿入できることが分かる。このため、FEPホースは、例えば、曲げホースを製造する場合において、本加硫処理前に行う芯部材の挿入作業が容易になるため、製造効率を向上させることができる。
柔軟性試験で使用したものと同じFEPホース、及びTHVホースを使用した。また、この耐透過性試験では、2層FEPホースについての試験も実施した。さらに、参考として、FKMからなる管状体(厚さ1.0mm)に、FEPからなる遮蔽層(厚さ0.075mm)、ECOからなる保護層(厚さ2.85mm)を形成し、層間を接着していない燃料ホース(以下、未接着ホースとする)についても同様の試験をした。具体的な試験方法は、以下のとおりである。
表3より、FEPホース、及び2層FEPホースはTHVホースよりも燃料の耐透過性が優れていることが分かる。また、FEPを遮蔽層として使用していても接着を行っていないホースでは、耐透過性が低下していることも分かる。なお、本発明の方法により製造したFEPホース、及び2層FEPホースは、上記基準値を十分に満たしていることは明らかである。
図4に、本発明の別実施形態による燃料ホース200を示す。この燃料ホース200は、管状体1としてFKM、遮蔽層2としてFEP、保護層3としてECOを使用している。また、この燃料ホース200では、遮蔽層2と保護層3との間に、補強層4としてのアラミド繊維層と、補強層4の下地となる中間層5としてのECO層とを設けている。上記
実施形態では、面状体2aの螺旋巻き構造により本発明の燃料ホース100は十分な耐圧性を有していることを説明したが、このように、補強層4として耐熱性を有する高強度のアラミド繊維層を設けることで、耐圧性をさらに向上させることができる。すなわち、本別実施形態の燃料ホース200は、高温高圧等の非常に厳しい環境にも耐えることができるため、応用範囲が広がる。
2 遮蔽層
2a 面状体
2b 重なり部分
3 保護層
10 接着層
12 第1遮蔽層
12a 第1面状体
22 第2遮蔽層
22a 第2面状体
Claims (11)
- 耐燃料性を有するゴムを主成分とする管状体と、
テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、及びテトラフルオロエチレン−エチレン共重合体(ETFE)からなる群から選択される一つを主成分とし、表面処理した面状体を、前記管状体の外周面に一部が重なり合うように螺旋状に巻回してなる遮蔽層と
を備え、
前記面状体の重なり部分を、ゴム組成物またはカップリング剤を介して接着してある燃料ホース。 - 耐燃料性を有するゴムを主成分とする管状体と、
テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、及びテトラフルオロエチレン−エチレン共重合体(ETFE)からなる群から選択される一つを主成分とし、表面処理した第1面状体を、前記管状体の外周面に螺旋状に巻回してなる第1遮蔽層と、
前記第1遮蔽層において隣り合う二つの前記第1面状体に亘って覆うように、前記群から選択される一つを主成分とし、表面処理した第2面状体を、前記第1遮蔽層の外側に螺旋状に巻回してなる第2遮蔽層と
を備え、
前記第1遮蔽層と前記第2遮蔽層とをゴム組成物を介して接着してある燃料ホース。 - 前記管状体は、フッ素ゴム(FKM)、エピクロルヒドリンゴム(ECO)、ニトリルゴム(NBR)、ニトリルゴム(NBR)とポリ塩化ビニル(PVC)とのブレンドポリマ、及びそれらの誘導体からなる群から選択される一つを主成分とする請求項1又は2に記載の燃料ホース。
- 前記管状体は、フッ素ゴム(FKM)を主成分とする第一ゴム層と、当該第一ゴム層の外側に隣接し、エピクロルヒドリンゴム(ECO)、ニトリルゴム(NBR)、ニトリルゴム(NBR)とポリ塩化ビニル(PVC)とのブレンドポリマからなる群から選択される一つを主成分とする第二ゴム層とを有する請求項1又は2に記載の燃料ホース。
- 前記フッ素ゴム(FKM)は、フッ素の含有量が68wt.%以上である請求項1〜4のいずれか一項に記載の燃料ホース。
- 最外層として、ゴムを主成分とした保護層を設けてある請求項1〜5のいずれか一項に記載の燃料ホース。
- 前記ゴム組成物は、フッ素ゴム(FKM)、ニトリルゴム(NBR)、エピクロルヒドリンゴム(ECO)、アクリルゴム(ACM)、エチレンアクリルゴム(AEM)、ニトリルゴム(NBR)とポリ塩化ビニル(PVC)とのブレンドポリマ、及びそれらの誘導体からなる群から選択される一つを主成分とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の燃料ホース。
- 前記カップリング剤は、シランカップリング剤、及びチタネート系カップリング剤からなる群から選択される一つを主成分とする請求項1に記載の燃料ホース。
- 前記面状体は0.025〜0.2mmの厚みを有し、前記面状体の重なり部分の幅を前
記面状体の幅の二分の一以下にしてある請求項1に記載の燃料ホース。 - テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、及びテトラフルオロエチレン−エチレン共重合体(ETFE)からなる群から選択される一つを主成分とし、表面処理した面状体の両面に、ゴム組成物またはカップリング剤を塗布する工程と、
耐燃料性を有するゴムを管状に押出成形した管状体の外周面に、前記面状体を一部が重なり合うように螺旋状に巻回して遮蔽層を形成する工程と、
前記遮蔽層の外側にゴムを押出成形して保護層を設ける工程と、
熱処理により前記管状体を構成するゴム及び前記保護層を構成するゴムを加硫するとともに、前記遮蔽層と前記管状体及び前記保護層との接着、ならびに前記面状体の重なり部分の接着を行う工程と
を包含する燃料ホースの製造方法。 - テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、及びテトラフルオロエチレン−エチレン共重合体(ETFE)からなる群から選択される一つを主成分とし、表面処理した第1面状体を、耐燃料性を有するゴムを管状に押出成形した管状体の外周面に螺旋状に巻回して第1遮蔽層を形成する工程と、
前記第1遮蔽層の外側にゴム組成物を押出成形して接着層を設ける工程と、
前記第1遮蔽層において隣り合う二つの前記第1面状体に亘って覆うように、前記群から選択される一つを主成分とし、表面処理した第2面状体を、前記接着層を介して前記第1遮蔽層の外側に螺旋状に巻回して第2遮蔽層を形成する工程と、
前記第2遮蔽層の外側にゴムを押出成形して保護層を設ける工程と、
熱処理により前記管状体を構成するゴム及び前記保護層を構成するゴムを加硫するとともに、前記管状体、前記第1遮蔽層、前記接着層、前記第2遮蔽層、及び前記保護層を接着する工程と
を包含する燃料ホースの製造方法。
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