JP4639367B2 - 可撓性積層ホースの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、主にホースの両端部を接続して固定配管される可撓性積層ホース製造方法に関する。
詳しくは、別な材料で成形された内側層と外側層を径方向へ積層した可撓性積層ホースの製造方法に関する。
従来、この種の可撓性積層ホースとして、鋼線入りの塩化ビニールで形成されたホース本体の両端に接続金具を嵌着することにより、室内の浴槽に取り付けられた湯水循環接続具と、屋外などに設置された給湯装置とを配管接続して、これら浴槽と給湯装置との間で湯水を強制循環させるものがある(例えば、特許文献1参照)。
特開平11−336955号公報(第2頁)
しかし乍ら、このような従来の可撓性積層ホースでは、引っ張りや曲げに対してはある程度の強度を有しているが、内部を流れる湯の温度に対する通常の耐熱温度は65℃位が限界であり、これ以上の高温の湯を流すと極端に柔らかくなって、湯水循環接続具や給湯装置に接続してあるホース側の接続金具からホース本体の端部が外れてしまうといった懸念があった。
また、風呂を短時間で沸かすには、給湯装置の火力を強くして沸かすのが効果的であるが、上記のような従来の可撓性積層ホースでは、内部を通す湯の温度を65℃までに制約されているため、火力の強い給湯装置を使用して湯温を65℃以上の高温に設定して効率良く風呂を沸かすといったことは、ホースの性能からできなかった。
そこで、高温の湯と接触するホース本体の内面に、例えば架橋ポリエチレンなどのような耐熱性が高い材料からなる内側層を配置し、その外側に例えば軟質塩化ビニールなどのような可撓性に優れた材料からなる外側層を積層して一体化することにより、90℃位までの高温の湯を流しても熱変形によってホース端部が接続金具から外れるなどの支障をきたすことがなく、しかも効率良く風呂を沸かせるようにすることが考えられる。
しかし、このものの場合には、内側層の架橋ポリエチレンと外側層の軟質塩化ビニールとが相溶性が悪くて接着し難い材質であるため、これら内側層と外側層の間を接着して一体化できず、そのために層間が位置ズレを起こして、配管作業に支障を起こす恐れがあるという問題があった。
本発明のうち請求項1記載の発明は、相溶性が悪くて接着し難い材料からなる層同士を一体的に積層した可撓性積層ホースを提供することを目的とし、さらに簡単な構造でありながら層間の捻れを確実に防止することを目的とし、さらに製造工程を簡素化することを目的としたものである。
請求項2記載の発明は、請求項1に記載の発明の目的に加えて、内圧上昇に伴う層間の位置ズレを防止しながら耐圧性を向上させることを目的としたものである
前述した目的を達成するために、本発明のうち請求項1記載の発明は、別な材料で成形された内側層と外側層を径方向へ積層した可撓性積層ホースの製造方法であって前記内側層を押出成形し、前記内側層の内部に流体を充填することにより前記内側層を円筒状に保持しながら、該内側層の外周面が完全に硬化する前の時点で、凹凸形成手段として成形ローラーを圧接させることにより、周方向及び軸方向へ延びて交差する凹部周方向全体に亘って格子状に凹設し、その下流側において、前記内側層の材質と接着し難い材料で成形された前記外側層の材料を押出し供給することにより、前記内側層の前記凹部に前記外側層の材料が溶融状態又は半溶融状態のまま流れ込んで、該外側層の内周面に前記凹部と嵌め合う凸部を突設し、これら凹部と凸部を周方向及び軸方向へ係合させることにより前記内側層及び前記外側層を一体化したことを特徴とするものである。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明の構成に、前記外側層の外周面に沿って膨張変形しない補強層を形成した構成を加えたことを特徴とする
本発明のうち請求項1記載の発明は、内側層を押出成形し、その外周面に成形ローラーを圧接させて凹部を凹設し、その下流側に外側層の材料を押出し供給して積層することにより、前記内側層の前記凹部に前記外側層の材料が溶融状態又は半溶融状態のまま流れ込んで該凹部と嵌め合う凸部を突設し、これら凹部と凸部を周方向及び軸方向へ係合させることにより前記内側層及び前記外側層を一体化したので、これら内側層及び外側層が相溶性の悪い接着性に劣る材料同士であっても両者が位置ズレしない。
従って、相溶性が悪くて接着し難い材料からなる層同士を一体的に積層した可撓性積層ホースを提供することができる。
その結果、内側層と外側層の材料同士が相溶性が悪くて接着し難い場合でも、これらの層間に位置ズレが発生しないため、今まで困難であった材料の組み合わせが可能になり、相溶性を気にせず、用途や流体に合わせた材料を自由に組み合わせることができる。
それにより、内部を流れる湯の温度に対する通常の耐熱温度は65℃位が限界の従来のものに比べ、配管作業を確実に行えると共に、例えば架橋ポリエチレンなどのような耐熱性が高い材料と例えば軟質塩化ビニールなどのような可撓性に優れた材料を一体的に積層できるから、耐熱性に優れてしかも接続作業がし易い可撓性積層ホースを提供できる。
さらに、内側層の外周面と外側層の内周面が周方向と軸方向へ夫々位置ズレしない。
従って、簡単な構造でありながら層間の捻れを確実に防止することができる。
さらに、製造工程を簡素化することができる。
その結果、製造コストを低減できる。
請求項の発明は、請求項1の発明の効果に加えて、外側層の外周面に沿って膨張変形しない補強層を形成することにより、内側層を通る流体の内圧が上昇しても、外側層が膨張変形せず、凹凸部で内側層及び外側層が強く係合する。
従って、内圧上昇に伴う層間の位置ズレを防止しながら耐圧性を向上させることができる。
本発明の可撓性積層ホースAは、図1〜図5に示す如く、所定材料で管状に成形された内側層1と、その径方向外側に該内側層1の材質と接着し難い材料で管状に成形された外側層2とを積層し、これら内側層1の外周面1aと外側層2の内周面2aとの対向面に、互いに係合する凹凸部3を形成して、この凹凸部3の係合により内側層1及び外側層2を一体化したものである。
上記内側層1及び外側層2は、押出し成形機(図示せず)から加熱溶融された材料を溶融状態のまま円筒状に押出して管状に成形され、後述する凹凸形成手段により、凹凸部3の一方側と他方側を夫々の周方向全体に亘って形成するか、又は周方向一部のみに部分的に形成する。
上記凹凸部3は、内側層1の外周面1a及び外側層2の内周面2aのどちらか一方に形成される凹部3aと、他方に形成される凸部3bとからなり、これら凹部3aと凸部3bを少なくとも内外層1,2の軸方向へ係合させる。
この凹凸部3を形成するための凹凸形成手段の一例としては、図1及び図2に示す如く、内側層1の外周面1a又は外側層2の内周面2aに圧接する成形ローラーRが挙げられる。
この成形ローラーRは、上述した押出し成形機から押出成形される内側層1の外周面1a又は外側層2の内周面2aと対向して回転自在に配設され、その対向する周面が凹部3a又は凸部3bを形成するための成形型R1となっている。
この凹凸部3の具体的な形成方法としては、上述の如く押出成形された内側層1の内部に、空気などの流体を充填して内圧を上昇させるか、又はその他の方法により該内側層1を円筒状に保持しながら、その外周面1aが完全に硬化する前の時点で成形ローラーRを圧接させることにより、所定形状の凹部3a又は凸部3bのどちらか一方が周方向全体か或いは周方向一部のみに形成され、その後工程で、押出し成形機から外側層2の材料を溶融状態まま押出すことにより、上記凹部3a又は凸部3bの一方に外側層2の材料が溶融状態又は半溶融状態のまま流れ込んで、その内周面2aに凹部3a又は凸部3bの他方が成形されるようにしている。
上記凹凸部3の形状例としては、内側層1の外周面1aに少なくとも径方向へ延びる環状の凹部3a又は凸部3bのどちらか一方を軸方向へ適宜間隔毎に複数配置し、これに対し他方を外側層2の内周面2aに形成して、これら凹部3aと凸部3bを軸方向へ係合させることにより、上記内側層1の外周面1aと外側層2の内周面2aとが軸方向へ位置ズレしない。
更に、それ以外の形状例としては、図示せる如く、内側層1の外周面1aに方向及び軸方向へ延びて交差する凹部3a又は凸部3bのどちらか一方を形成すると共に、他方を外側層2の内周面2aに形成して、これら凹部3aと凸部3bを方向及び軸方向へ係合させることにより、上記内側層1の外周面1aと外側層2の内周面2aとが方向と軸方向へ夫々位置ズレしないようにすることも可能である。
これら凹部3a及び凸部3bの方向は、図示例の場合、径方向や軸方向と平行な直線状又は格子状に配置しているが、それに限定されず、径方向や軸方向に対して傾斜させたり、直角以外に適宜角度で交差するように配置したり、直線状や格子状以外に曲線を使った形状(模様)にすることも可能である。
また、上記凹凸形成手段の他例としては、図4に示す如く、内側層1の外周面1a又は外側層2の内周面2aに、軸方向へ延びる凸条3cを周方向へ適宜間隔毎に複数本夫々一体的に突設するか又は、軸方向へ延びる凸条3cを周方向へ一本だけ一体的に突設し、その下流側に配備された回転カッター(図示せず)などで、該凸条3cの一部を溶かしながら切欠することにより、軸方向へ分断された複数の凸部3b′を形成するなど、凹凸部3の一方側を周方向全体又は周方向一部に形成する。
この凹凸部3の具体的な形成方法としては、内側層1の押出成形時において、その外周面1aに軸方向へ分断された複数の凸部3b′を形成した後に、押出し成形機から外側層2の材料を溶融状態又は半溶融状態のまま押出すことにより、上記凸部3b′に外側層2の材料が溶融状態又は半溶融状態のまま流れ込んで、内周面2aに凹部3a′が成形され、これら両者が係合して内側層1の外周面1aと外側層2の内周面2aとが方向と軸方向へ夫々位置ズレしないようにしている。
なお、上記凸条3c及び凸部3b′の形状は、図示例以外でも良い。
そして、前記外側層2の外周面2aには、必要に応じて、該外周面2aに沿って膨張変形しない補強線材4aからなる補強層4を形成し、その外側を最外層5で被覆することにより、外側層2の膨張変形を防止しながら、凹凸部3で内側層1及び外側層2を強く係合させて耐圧性の向上を図ることが好ましい。
この補強線材4aとしては、例えばポリエステルやナイロンやアラミドなどの合成樹脂製補強糸又は補強繊維又はモノフィラメント(monofilament:単繊維)か、或いは例えばステンレスなどの金属製補強線を用い、前記外側層2の外周面2aに沿って螺旋状又は網状に巻き付けることにより構成される。
なお、前記内側層1の内側には、特に耐熱性に優れた例えば架橋ポリエチレンなどからなる管状の最内層6を配置することも可能である。
また更に、上記凹凸形成手段の他例としては、図5に示す如く、内側層1の外周面1a又は外側層2の内周面2aに沿って、例えばポリエステルやナイロンやアラミドなどの合成樹脂製補強糸又は補強繊維やモノフィラメント(monofilament:単繊維)か、或いは例えばステンレスなどの金属製補強線からなる線材7を巻き付ける巻き付け機(図示せず)が挙げられる。
この巻き付け機は、上述した押出し成形機から押出成形される内側層1の外周面1a又は外側層2の内周面2aと対向して配設され、線材7をその一部が内側層1の外周面1a又は外側層2の内周面2aから突出するように巻き付けることで添装すると共に、この突出した線材7同士の間に凹部3a″を凹設するようになっている。
この凹部3a″の具体的な形成方法としては、上述の如く押出成形した内側層1の外周面1aが完全に硬化する前に線材7を巻き付けて、該線材7の内端部を内側層1の外周面1a内に埋め込んだ状態で硬化させることにより、その少なくとも外端部が内側層1の外周面1aから突出するようにする方法と、もう一つは内側層1の外周面1aに線材7を強く巻き付けて、該線材7の内端部を内側層1の外周面1aに食い込ませることにより、その少なくとも外端部が内側層1の外周面1aから突出するようにする方法とがある。
従って、線材7としては線径が太いものを使用することが好ましい。
以下、本発明の各実施例を図面に基づいて説明する。
この実施例1は、図1及び図2に示す如く、本発明の可撓性積層ホースAが追い焚きホースであり、耐熱性に優れた架橋ポリエチレンや低密度ポリエチレンなどで管状に成形された内側層1と、この架橋ポリエチレンや低密度ポリエチレンなどと相溶性が悪くて接着し難い軟質塩化ビニールなどで管状に成形された外側層2とを、その表面が硬化する前の内側層1の外周面1aに形成される凹凸部3を介して一体的に積層したものである。
更に、この外側層2の外周面2aに沿って膨張変形しない補強線材4aからなる補強層4を形成し、この補強層4の外側に最外層5として軟質塩化ビニールなどからなる管体を積層することにより、耐圧性の向上させている。
上記追い焚きホースとは、例えば特開平11−336955号公報に開示されるような、室内の浴槽(図示せず)に取り付けられた湯水循環接続具(図示せず)と、屋外などに設置された給湯装置(図示せず)とを配管接続して、これら浴槽と給湯装置との間で湯水を強制循環させる耐熱性に優れたホースである。
更に、図示例の場合には、上記凹凸部3として、水平方向へ定速送りされる内側層1の外周面1aに対し、上下一対の成形ローラーRを夫々圧接させることにより、径方向及び軸方向へ延びて交差する凹部3aが、周方向全体に亘って格子状に凹設され、その後工程で、この格子状凹部3aに外側層2の材料を溶融状態又は半溶融状態のまま流し込んで、該外側層2の内周面2aに上記格子状凹部3aと嵌め合う格子状凸部3bが突設される。
また、前記補強層4としては、例えばポリエステル繊維やナイロン繊維などの合成樹脂製繊維、又は例えばステンレス繊維などの金属製繊維、又はそれ以外の材質で形成した繊維を、上記外側層2の外周面2aに沿って網状に巻き付けることにより構成される。
図示例では、上記補強線材4aとして例えば1000〜1500デニールのポリエステル繊維を複数本夫々等間隔毎に螺旋状に巻き付けて網状にしているが、これに限定されず、網状に編み込まれた補強繊維や補強糸を外側層2の外周面2aに沿って配置したり、金属鋼線や硬質樹脂線材か或いはモノフィラメントを螺旋状に巻き付けて一体化するなど、他の配置でも良い。
次に、斯かる可撓性積層ホースAの作用効果について説明する。
内側層1の外周面1aと外側層2の内周面2aの対向面が、互いに係合する凹凸部3を介して一体化されるため、これら内側層1及び外側層2が相溶性の悪い接着性に劣る材料からなる管体同士であっても両者間に位置ズレが発生しない。
更に、内側層1の外周面1aと外側層2の内周面2aが方向と軸方向へ係合して両方向へ夫々位置ズレしないため、使用中にホースAに対して捻れ方向の力が作用しても中間層2と接着層4の間に捻れが発生しない。
それにより、相溶性が悪くて接着し難い材料からなる内側層1及び外側層2同士を一体的に積層でき、その結果、内側層1から外側層2及び補強層4を挟んで最外層5まで全体が一体的に積層された可撓性積層ホースAを提供できる。
特に、ホースAの両端部を夫々接続して固定配管される場合には、接続作業時以外はホースAを屈曲変形させることがないため、使用上、大きな問題が発生する恐れがない。
この実施例2は、図3に示す如く、前記内側層1の内側に、耐熱性に優れた架橋ポリエチレンからなる管状の最内層6を配置し、この最内層6と、架橋ポリエチレンと相溶性が良くて接着し易いポリエチレンからなる内側層1とを共押出して二重に成形すると共に、この内側層1の外側に、該ポリエチレンと相溶性が悪くて接着し難い軟質塩化ビニールからなる外側層2が凹凸部3を介して積層される構成が、前記図1及び図2に示した実施例1とは異なり、それ以外の構成は図1及び図2に示した実施例1と同じものである。
従って、図3に示す実施例2は、最内層6と内側層1を共押出して二重成形するため、最内層6から内側層1、外側層2及び補強層4を挟んで最外層5まで全てが一体化された可撓性積層ホースAを提供できると共に、前記図1及び図2に示した実施例1よりも価格的に高い架橋ポリエチレンの量を減らすことができて製造コストの低減化が図れるという利点がある。
この実施例3は、図4に示す如く、前記内側層1の外周面1aに軸方向へ分断された複数の凸部3b′を、周方向へ適宜間隔毎に複数本夫々一体的に突設し、その後工程で、この凸部3b′の外側に外側層2の材料を溶融状態又は半溶融状態のまま押出し積層して、その内周面2aに凹部3a′を凹設することにより、内側層1の外周面1aと外側層2の内周面2aとを方向と軸方向へ夫々位置ズレしないようにした構成が、前記図1及び図2に示した実施例1とは異なり、それ以外の構成は図1及び図2に示した実施例1と同じものである。
図示例の場合には、上記内側層1の内側に、耐熱性に優れた架橋ポリエチレンや低密度ポリエチレンなどからなる最内層6を配置し、これら最内層6と、該架橋ポリエチレンや低密度ポリエチレンなどと相溶性が良い例えばサントプレーン(登録商標)などのオレフィン系熱可塑性エラストマーやダイナロン(登録商標)などのスチレン系熱可塑性エラストマーからなる内側層1とを共押出して二重に成形し、この内側層1の外側に、上記オレフィン系エラストマーやスチレン系エラストマーと相溶性が悪く接着し難い軟質塩化ビニールからなる外側層2が凹凸部3を介して積層されている。
従って、図4に示す実施例3も、上述した実施例1及び実施例2と同様な作用効果が得られ、更に加えて、凹凸部3の一方側である凸部3b′を簡単な方法で確実に形成できるため、製造コストの低減化が図れるという利点がある。
この実施例4は、図5に示す如く、本発明の可撓性積層ホースAが例えば食品、飲料、医療機器、化学やその他の工業に用いられるシリコーン補強ホースであり、主成分がシリコーンゴムやシリコーン樹脂などで管状に成形された内側層1と、このシリコーンゴムやシリコーン樹脂などと相溶性が悪くて接着し難い軟質塩化ビニールなどで管状に成形された外側層2とを、内側層1の外周面1a沿いに線材7をその一部が突出するように添装することで形成される凹凸部3を介して一体的に積層される構成が、前記図1及び図2に示した実施例1、図3に示した実施例2、図4に示した実施例3とは異なり、それ以外の構成は図1及び図2に示した実施例1と同じものである。
上記線材7は、上述した押出し成形機から押出成形された直後の内側層1の外周面1aに沿って、例えばポリエステルやナイロンやアラミドなどの合成樹脂製補強糸や補強繊維やモノフィラメント(monofilament:単繊維)などからなる線材7を、その外側部分が内側層1の外周面1aから突出するように巻き付けることにより、該線材7の内側部分が埋め込まれ、この一部埋め込み状態のまま内側層1の外周面1aを硬化させることで、この突出した線材7の外側部分同士の間に凹部3a″を凹設している。
図示例の場合には、複数本の線材7を夫々螺旋状に巻き付けて格子模様にし、これら線材7で囲まれた四角形又は菱形の部分を凹部3a″としている。
それ以外の例としては、図示せぬが例えば特開2004−197774号公報に開示されるように複数本の線材7を筒状にニット編みしたり、一本の線材7をホースの軸方向へ所定ピッチで螺旋状に巻き付けたコイルなどであっても良いが、これら線材7の内側部分を内側層1の外周面1aに埋め込んだまま硬化させて、突出した外側部分同士の間に凹部3a″を凹設することには変わりがない。
このような線材7で凹部3a″が凹設された後の工程で、この凹部3a″に外側層2の材料を溶融状態又は半溶融状態のまま流し込んで、該外側層2の内周面2aに上記凹部3a″と嵌め合う凸部3b″が突設されると共に、これら凹部3a″と凸部3b″が係合して、上記内側層1の外周面1aと外側層2の内周面2aとが軸方向及び径方向へ位置ズレしない。
また、図示例以外に、上述した実施例1と同様に、外側層2の外周面2aに沿って膨張変形しない補強線材4aからなる補強層4を形成し、この補強層4の外側に最外層5として軟質塩化ビニールなどからなる管体を積層することにより耐圧性を向上させることも可能である。
従って、図5に示す実施例4は、上述した実施例1と同様な作用効果が得られ、更に加えて、内側層1の外周面1aと一体化された線材7及びその突出部分で囲まれた凹部3a″と、外側層2の内周面2aに形成された凸部3b″とが係合するため、これら内側層1の外周面1aと外側層2の内周面2aとの位置ズレをより確実に防止できるという利点がある。
更に、その製造方法は、図1及び図2に示す実施例1で使った成形ローラーRや図4に示す実施例3で使用したカッターなどが不要となり、押出し成形機や巻き付け機などの既設の製造装置を使うだけて実施できると共に、その実施方法も簡単であるから、製造コストの低減化が図れるという利点もある。
尚、前示実施例では、本発明の可撓性積層ホースAが追い焚きホースやシリコーン補強ホースである場合を示したが、これに限定されず、追い焚きホースやシリコーン補強ホース以外のホースであっても、上述した作用効果と同様な作用効果が得られる。
更に、前示実施例1〜4では、先ず凹凸部3の一方側を内側層1の外周面1aに形成し、その後に他方側を外側層2の外周面2aに形成したが、これに限定されず、それと逆に凹凸部3の一方側を外側層2の外周面2aに形成した後に、他方側を内側層1の外周面1aに形成しても良い。
また、前記内側層1及び外側層2の材料は、上述したポリエチレンやオレフィン系エラストマーやスチレン系エラストマー又はシリコーンゴムやシリコーン樹脂と、塩化ビニール又は塩化ビニル樹脂に限定されず、相溶性が悪くて接着し難い材料であれば、他の材質であっても良い。
また更に、前示実施例1〜3では、外側層2の外周面2aに沿って膨張変形しない補強線材4aからなる補強層4を形成したが、これに限定されず、補強層4はなくても良く、なお内側層1と外側層2が凹凸部3を介して積層されれば、図示例以外にその内側及び外側に複数の層を積層しても良い。
本発明の可撓性積層ホースの実施例1を示す一部切欠斜視図である。 図1の(2)−(2)線に沿える縦断側面図である。 本発明の可撓性積層ホースの実施例2を示す一部切欠斜視図である。 本発明の可撓性積層ホースの実施例3を示す一部切欠斜視図である。 本発明の可撓性積層ホースの実施例4を示す一部切欠斜視図である。
符号の説明
A 可撓性積層ホース R 成形ローラー
R1 成形型 1 内側層
1a 外周面 2 外側層
2a 内周面 3 凹凸部
3a,3a′,3a″ 凹部 3b,3b′,3b″ 凸部
3c 凸条 4 補強層
4a 補強線材 5 最外層
6 最内層 7 線材

Claims (2)

  1. 別な材料で成形された内側層(1)と外側層(2)を径方向へ積層した可撓性積層ホースの製造方法であって
    前記内側層(1)を押出成形し、前記内側層(1)の内部に流体を充填することにより前記内側層(1)を円筒状に保持しながら、該内側層(1)の外周面(1a)が完全に硬化する前の時点で、凹凸形成手段として成形ローラー(R)を圧接させることにより、周方向及び軸方向へ延びて交差する凹部(3a)周方向全体に亘って格子状に凹設し、その下流側において、前記内側層(1)の材質と接着し難い材料で成形された前記外側層(2)の材料を押出し供給することにより、前記内側層(1)の前記凹部(3a)に前記外側層(2)の材料が溶融状態又は半溶融状態のまま流れ込んで、該外側層(2)の内周面(2a)に前記凹部(3a)と嵌め合う凸部(3b)を突設し、これら凹部(3a)と凸部(3b)を周方向及び軸方向へ係合させることにより前記内側層(1)及び前記外側層(2)を一体化したことを特徴とする可撓性積層ホースの製造方法
  2. 前記外側層(2)の外周面(2a)に沿って膨張変形しない補強層(4)を形成した請求項1記載の可撓性積層ホースの製造方法
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