JP4710514B2 - シール層付ホースの製造方法 - Google Patents
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Description
例えば自動車の燃料輸送用ホースとして、フッ素樹脂の層を最内層として有するホースが用いられている。
燃料輸送用ホースにおいて最内層にこのようなフッ素樹脂の層を設けることで、耐ガソリン透過性を高めることができる。
例えばこの継手具を用いたホースの接続構造が下記特許文献1に開示されている。
しかしながらこのような樹脂製の継手具202を用いてホース200と金属パイプ204とを接続した場合、自動車の衝突時に継手具202が他の部品と当って潰れてしまう恐れがあり、そこで金属パイプとホースとをこのような継手具を介さないで直接接続することが検討されている。
しかしながら樹脂の層から成るホースの最内層は一般に弾性に乏しいものであり、従ってホースの内部に直接金属パイプを圧入してそれらを接続すると、接続部におけるシール性を確保することが難しい。
しかしながらこのOリングによるシールの場合、圧入時にOリングがずれたり、金属パイプ,ホース等に揺動の力がかかったときに接続部でそれらが回ってしまう問題を生ずる。
その際、金属パイプの外面にシール層をコーティング及び接着する場合とホースの内面に、詳しくはその端部の接続部の内面にシール層をコーティング及び接着する場合とが考えられる。
しかしながら自動車の配管用の金属パイプの場合、長いものでは5m程度もあり、そのような長い金属パイプの外面に弾性材から成るシール層を形成するといったことは現実的には難しく、従って弾性材から成るシール層をホースの端部内面に形成しておくことが有利である。
ところで樹脂の層を最内層として有するホースにあって、かかる樹脂の層は輸送流体の低透過性等、様々な流体に対して対応する要求から耐薬品性の高い材料である必要がある。
而してそのような耐薬品性の高い材料は化学的に不活性であって接着性が悪く、従って単にその内面に弾性材から成るシール層用の材料をコーティングしてシール層を形成しただけであると、金属パイプを圧入したときにそのシール層が剥れてしまう問題が生ずる。
コロナ処理は高分子材料表面に接着性を付与する手段として知られており、本発明者等はこれをホース内面、詳しくは樹脂の層から成る最内層の接着性付与のための手段として適用を試みた。
しかしながらその結果は良好なものではなかった。
ここでは先ず樹脂の層から成る最内層208を有するホース(樹脂ホース)210の末端を拡開変形させて、接続部212にラッパ状のフレア部214を形成する(図12(I),(II)参照)。
ここでラッパ状のフレア部214を形成するのは、後において金属パイプ204を圧入する際の圧入性を良くするためである。
ここではシール層218としてゴム弾性材を用いており、且つコーティングの手法としてホース210を液中にディッピングする手法を用いている。そのためホース210の内面のみならず外面にもシール層218が形成されている(図12(IV)参照)。
また上記のディッピング処理後において加硫処理を行い、シール層218を最内層208の内面に形成及び接着している。
而してこのようなスパークが生じると、最内層208が部分的に溶融したり場合によって穴が空いたりしてしまう。
ここでプラズマ処理は一対の電極間(ホースは電極としては用いない)で低電圧の印加によりグロー放電させ、これによりプラズマガスを生ぜしめて、そのプラズマガスをホースの内面、詳しくは接続部における樹脂の層から成る最内層の内面に作用せしめて表面改質するものである。
一対の電極間で低電圧を印加しグロー放電せしめると、電極間の気体分子は電子の衝撃を受けてイオン,電子,ラジカル,原子,分子等に解離し、そこに種々の化学種を含むプラズマガスが生成される。
従ってそのようなシール層がコーティングされ接着されているホースの端部に対して金属パイプを圧入して接続したとき、圧入によってシール層が剥がれるのを良好に防止することができ、ホースと金属パイプとの接続を信頼性の高いものとなすことができる。
これによりフレア部の内面と、ストレート形状の他部の内面とに対するシール層の接着強度を高強度且つ均等な強度となすことができる。
溶融成形としては、押出成形,ブロー成形,インジェクション成形,回転成形,溶射,粉体塗装等を用いることができる。
これらの方法によりホース(チューブ,パイプ等の配管を含む)を単層又は多層に構成することができる。
但しこのフッ素樹脂は一方で化学的に不活性であって接着性が悪く、従って本発明は特にこのようなフッ素樹脂から成る層を最内層として有するホースに適用して効果が大である。
レン−パーフルオロアルキルビニルエーテル,エチレン−テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル等を例示することができるが、とりわけチューブ加工のし易さからETFEが好適である。
その中でもフッ素ゴム系弾性材が耐熱性,耐薬品性に優れ、特に好適である。
また上記シール層用の弾性材は導電化されていても良い。
これらの樹脂を主成分として、導電化,柔軟性,耐衝撃性等を改良したアロイ材を用いても良い。
常圧プラズマ処理は、真空プラズマのように真空にするためのバッチ処理が不要で連続生産が可能である。また、真空プラズマは真空にするバッチ処理の真空度・処理時間等の条件等によっては、処理中にホースからオイル等の可塑剤が析出して、処理後に真空状態を解除するとにじみ出たオイル等がホース表面に再付着するといった不具合が生じる恐れがあるが、常圧プラズマでは真空にするためのバッチ処理が不要なので、オイル等がホース表面に再付着するといった不具合が生じる恐れがない。
このようにホースと金属パイプとを予め直接嵌合状態に一体の直付け組付品としておけば、自動車の組付ラインにおいてそれらホースと金属パイプとを組み付ける工程を無くすことができ、組付ラインの工程数を減らすことができるとともに、必要な組付品の点数も少なくすることができる。
図1(A)において、10は例えば自動車の燃料輸送用ホースとして用いられるホース12と金属パイプ14とを直接嵌合状態に一体に組み付けて成る直付け組付品で、図1(B)にそれらの接続部の構成がホース12の断面構成とともに示してある。
ここでETFEの最内層16は、その内周側の層が導電層16Aとなしてある。
ここでシール層24は、最内層16の内面に対して強固に接着固定されている。
先ず図3(I)に示しているように、この実施形態の製造方法では最内層16,その外側のPA12から成る樹脂層18,プロテクタ20を有する積層構造の連続したホースの長尺品12Aを製造して、これをカッタ28にて1本のホース12ごとに次々と切断していく。
続いて図3(II)に示しているように拡開治具30をホース12の端部に押し込んで、ホース12端部をラッパ状に拡開変形させる。即ちフレア加工を行ってホース12の末端にフレア部32を形成する(図3(III)参照)。
図3(IV)及び図5はその常圧プラズマ処理の工程を表している。
この処理チャンバ36内では、一対の電極34間のグロー放電により、ボンベ37からポンプ38にて送られて来たガス(ここでは窒素ガス)がプラズマ化される。図中40はそのプラズマ化したガス即ちプラズマガスを表している。
このプラズマガス40はグロー放電により気体分子が解離した状態のもので、そこにはイオン,ラジカル,電子,原子,分子等の様々な化学種が含まれている。
46はホース12の端部の突当て型で、図8(A)にも示しているように挿入空間48と、挿入空間48に続いて反対側に貫通するガス導入空間50と、ホース12の端面詳しくはフレア部32の端面を当接させる当接部52を含んでいる。
ここで当接部52は、ホース12の端を位置決めしてホース12の挿入量を規定する作用のほか、ガス導入空間50を通じて導入されたプラズマガスがホース12の外周面に回り込むのを遮断する遮断部としての働きを有する。
その結果としてガス導入空間50を通じて送られて来たプラズマガスをホース12の内周面側に集めることができる。
ホース12の内面詳しくは接続部22における最内層16の内面は、図7(イ)の模式図に示しているように導入されたプラズマガス40の作用により大気中の酸素,水分の存在下に表面改質され、そこに酸素を含む官能基が生成せしめられる。詳しくは、最内層16の内面には有機結合の切断や大気中の酸素,水等との反応によりカルボニル基や水酸基等の官能基が付与される。
またプラズマガス40のエッチング作用によってその内面が微細な凹凸状となる。
このときホース12の接続部22の外面及び先端面にもシール層24がコーティングされる。
ここでフッ素ゴム(FKM)から成るシール層24は、そこに含有させた加硫剤によって自身が架橋反応すると同時に、図7(ロ)の模式図に示しているように最内層16内面に生ぜしめられた官能基、例えば水酸基と化学反応して、かかるシール層24が最内層16に対して強固に化学的に結合される。
また最内層16にコーティングされたシール層24は、最内層16の微細な凹凸に入り込んで物理的にも最内層16の内面と強く結合される。
この内図8(B)のものは、ガス導入空間50の端部にラッパ状に拡がる拡開部を設けて、これをガイド部54となした例である。
このようになした場合、ガイド部54の図中左端の内径とホース12の図中右端の内径とを合せておくことで、フレア部32の端まで均一にプラズマガスの作用による改質処理を行うことができる。
尚図9(C)では、当接部52はフレア部32の内周端を当接させるものとなしてある。
この図9(C)の例の場合、ガイド部54の端部内周面でプラズマガスを内方側に反射させてフレア部32の内面に作用させ、これを改質処理することができる。
ここでブロック状のガイド部56は、連結部58にてガス導入空間50の外周壁に連結され、それら連結部58にて保持されている。
この図9(D)に示したものの場合、フレア部32とその他の部分でプラズマガスの流速を合せ均一な処理をすることができる。
従ってそのようなシール層24がコーティングされ接着されているホース12の端部に対し、その内部に金属パイプ14を圧入して接続しても、圧入によってシール層24が剥がれるのを良好に防止でき、ホース12と金属パイプ14との接続を信頼性の高いものとなすことができる。
これによりフレア部32の内面とストレート形状の他部の内面とに対するシール層24の接着強度を高強度且つ均等な強度となすことができる。
シール層24をコーティング後、ホース12を切り開いて内面のシール層24の接着力の大小を、塗膜の硬さ試験方法(JIS K 5400)に準じた鉛筆硬さ試験により評価した。
但しここではシール層24自体の硬さに左右されないように図10(A)に示すようにして鉛筆にて表面を引っ掻き、剥れの有無によって接着力の強さを評価した。
この試験方法では、鉛筆の芯の硬さを硬くしていっても尚シール層24が剥れなければ接着力がそれだけ強いことを意味する。
図10(B)に示しているようにホース12に対して実際に金属パイプ14の端部を圧入し、その後ホース12を切り開いて内面状態を観察し、シール層24に剥れがあるか否かを調べた。
何れの場合においても最内層の樹脂の材質が問題であり、他のホース構成によって結果が特に左右されない。
2層チューブ・・・ETFE/PA12
3層チューブ・・・conETFE/ETFE/PA12,TPEE/PBN/TPEE,変性PBT/PBT/TPEE,PPS/Ad/PA12
4層チューブ・・・conETFE/PA6/Ad/PA12,conETFE/PA12/PPS/PA12,conPPS/PPS/Ad/PA12
5層チューブ・・・conPBT/変性PBT/PBN/変性PBT/TPEE,ETFE/Ad/PPS/Ad/PA12
但し
con:導電性
ETFE:エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体
TPEE:ポリエステル系熱可塑性エラストマー
PBT:ポリブチレンテレフタレート
PPS:ポリフェニレンサルファイド
PE:ポリエチレン
PP:ポリプロピレン
PA:ポリアミド
PBN:ポリブチレンナフタレート
Ad:Adhesiveの略、接着剤
12 ホース
14 金属パイプ
16 最内層
22 接続部
24 シール層
32 フレア部
34 電極
40 プラズマガス
46 突当て型
48 挿入空間
50 ガス導入空間
52 当接部(遮断部)
54,56 ガイド部
Claims (8)
- 樹脂の層を最内層として有するホースの端部の接続部且つ該最内層の内面にプラズマ処理を施して表面改質した上で、該接続部の内面に弾性材から成るシール層をコーティングし、接着して成るシール層付ホースの製造方法であって、
一対の電極間のグロー放電により生ぜしめたプラズマガスを前記ホースにおける前記接続部の前記最内層の内面に送り込んで、該プラズマガスの作用により該内面を改質し、その後前記シール層用の弾性材をコーティング処理し、前記シール層を形成及び接着するようになし、
前記ホースの端部を挿入させる挿入空間と、該挿入空間に続いて且つ該挿入空間とは反対方向に貫通するガス導入空間と、該ガス導入空間を通じて導入された前記プラズマガスが該ホースの外面に回り込むのを遮断する遮断部とを備えたホース端部の突当て型を用い、前記ホースとは別の位置で発生させた前記プラズマガスを、該ガス導入空間を通じて該ホースの前記接続部且つ前記最内層の内面に導いて該内面を該プラズマガスの作用で改質することを特徴とするシール層付ホースの製造方法。 - 樹脂の層を最内層として有するホースの端部の接続部且つ該最内層の内面にプラズマ処理を施して表面改質した上で、該接続部の内面に弾性材から成るシール層をコーティングし、接着して成り、
且つ前記ホースの前記接続部の末端にはラッパ状に拡開したフレア部が設けられていて、該フレア部と該接続部のストレート形状の他部とが実質均等に改質され、前記シール層の接着強度が同等の強度とされているシール層付ホースの製造方法であって、
前記ホースの端部を挿入させる挿入空間と、該挿入空間に続いて且つ該挿入空間とは反対方向に貫通するガス導入空間と、該ガス導入空間を通じて導入されたプラズマガスが該ホースの外面に回り込むのを遮断する遮断部とを備えたホース端部の突当て型を用い、前記ホースとは別の位置で発生させた前記プラズマガスを、該ガス導入空間を通じて該ホースの前記接続部且つ前記最内層の内面に導いて該内面を該プラズマガスの作用で改質するようになし、且つ前記ガス導入空間には前記プラズマガスを前記フレア部の先端且つ内周端に案内するガイド部が設けてあり、該プラズマガスを該フレア部の先端且つ内周端から前記最内層の内部に流入させることを特徴とするシール層付ホースの製造方法。 - 請求項1,2の何れかにおいて、前記樹脂が溶融成形可能な樹脂であることを特徴とするシール層付ホースの製造方法。
- 請求項1〜3の何れかにおいて、前記樹脂がフッ素樹脂であることを特徴とするシール層付ホースの製造方法。
- 請求項1〜3の何れかにおいて、前記樹脂の主成分がETFE,TPEE,PBT,PPS,PE,PPの何れかであることを特徴とするシール層付ホースの製造方法。
- 請求項1〜5の何れかにおいて、前記ホースが車両用に用いられるものであることを特徴とするシール層付ホースの製造方法。
- 請求項1〜6の何れかにおいて、前記プラズマ処理が常圧プラズマ処理であることを特徴とするシール層付ホースの製造方法。
- 請求項1〜7の何れかにおいて、前記ホースは前記接続部の内面に金属パイプの端部が圧入されて、該金属パイプと直接嵌合状態に接続されることを特徴とするシール層付ホースの製造方法。
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