JP5252774B2 - アクリル系ゴム材料及び成型ホース - Google Patents

Description

本発明は、予め配管すべき形状に型付けされた成型ホースのゴム材料として有用なアクリル系ゴム材料及びこのアクリル系ゴム材料を用いた成型ホースに係り、特にオーブン中での無圧加硫における内面ベア、発泡の問題のないアクリル系ゴム材料と、このアクリル系ゴム材料を用いた成型ホースに関する。

自動車用自動変速機（ＡＴやＣＶＴ）のオイルクーラーホースは、内管ゴムと外被ゴムとを補強糸層を介して同軸的に積層一体化された構造とされている。オイルクーラーホースには、高い耐熱性能と耐油性能が要求されることから、従来、ゴム材料としては、耐熱性、耐油性に優れたアクリル系ゴム材料が適用されている。また、補強糸層の補強繊維としては、安価でゴムとの接着性、その他製品品質等のバランスに優れることから、一般的にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維が用いられている。

このようなオイルクーラーホースは、マンドレル上に未加硫内管ゴム層を形成した後、この内管ゴム層の外周に補強糸層を形成し、補強糸層の外周に未加硫外被ゴム層を形成してなる未加硫積層体（以下「未加硫ホース」と称す。）を加熱して、未加硫ゴムを加硫すると共に各層を接着一体化し、その後マンドレルを引き抜くことにより製造されている。この未加硫ホースの加硫にあたっては、ホース内面のベアやゴムの発泡を抑制するために、未加硫ホースを加圧下に加熱する必要がある。従って、従来は、加硫缶内で温水に浸して蒸気で加圧、加熱する温水加硫法や、加硫缶内で直接蒸気で加圧、加熱する蒸気加硫法等で、加硫時に加圧することが行われている。

ところで、近年の自動車開発では、エンジンルームのコンパクト化が進み、エンジンルームが小さくなったことから、エンジンルーム内に配管されるオイルクーラーホースにあっては、予め配管すべき形状に型付けされた成型ホース化が望まれるようになってきている。成型ホースであれば、予め、配管スペースにあわせて屈曲部等が型付けされているため、ホースの屈曲のための無駄なスペースを必要とすることなく、狭いスペースにも容易に配管することができる。

この成型ホースの製造方法としては種々提案がなされているが、従来においては、所定形状の成型モールドを用いて、前述の未加硫ホースを１本ずつ成型モールド内で成型加硫する方法が一般的に採用されていた。しかし、成型モールドを用いる方法では、未加硫ホースを１本ずつモールド内に配置する作業、加硫後にはモールドから製品を取り出す作業が必要となり、生産性が極めて悪く、生産性の悪さがコスト高騰の要因となっていた。

成型ホースの他の製造方法として、未加硫ホースに予め所定形状に型付けされた成型マンドレルを差し込んで、オーブン中で加熱して加硫する方法がある。この方法は、成型マンドレルを差し込んだ未加硫ホースをオーブン内の移動テーブル上に載置して加熱することにより加硫するものであるため、手間がかからず、また、連続生産も可能であり、生産性の向上、製造コストの低減を図ることができる。

しかし、この方法では、加硫時に未加硫ホースに圧力を掛けることができないため、ホース内面のベア発生、ゴムの発泡等の欠陥が発生し易いために、製造条件の設定が困難であると共に、ゴム配合面での発泡／ベア対策が不可欠の課題となっている。

なお、前述の加硫缶を用いて加圧加硫する方法も考えられるが、この方法では連続生産ができず、生産性の向上を図ることはできない。

本発明は上記従来の問題点を解決し、予め配管すべき形状に型付けされた成型ホースを、オーブン中での非加圧下の加熱加硫により、内面ベアやゴム層発泡の問題のない高品質の成型ホースとして、生産性良く製造することができるアクリル系ゴム材料と、このアクリル系ゴム材料を用いた成型ホースを提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、成型ホースの構成材料として用いられるアクリル系ゴム材料の特性が、成型ホースの成型安定性に大きく影響しており、特定の物性を有するアクリル系ゴム材料であれば、オーブン中での非加圧下の加熱加硫において、内面ベアやゴムの発泡を抑制できることを見出した。
本発明はこのような知見を基に達成されたものであり、以下を要旨とする。

［１］ 無圧加硫時の圧延方向の熱収縮率が４．０〜２５．０％の範囲内であることを特徴とするエチレンアクリルゴム（ＡＥＭ）とアクリルゴム（ＡＣＭ）をブレンドしてなるアクリル系ゴム材料。

［２］ ［１］において、成型ホース用ゴム材料であることを特徴とするアクリル系ゴム材料。

［３］ ［２］において、前記成型ホースがオイルクーラーホースであることを特徴とするアクリル系ゴム材料。

［４］ ［１］〜［３］のいずれか１項に記載のアクリル系ゴム材料を用いたことを特徴とする成型ホース。

［５］ ［４］において、内管ゴムと外被ゴムとが補強糸層を介して同軸的に積層一体化されてなり、かつ予め配管すべき形状に型付けされた成型ホースであることを特徴とする成型ホース。

［６］ ［４］又は［５］において、オーブン中で加熱、加硫されて得られることを特徴とする成型ホース。

［７］ ［４］〜［６］のいずれか１項において、オイルクーラーホースであることを特徴とする成型ホース。

本発明のアクリル系ゴム材料を用いることにより、未加硫のホースを成型し、それを成型マンドレルに差し込んでオーブン中で加硫する方式において、内面ベアやゴム層の発泡を極限に抑え、不良率を大幅に低減するだけでなく、品質の安定した成型ホースを製造することができる。即ち、未加硫のホースを成型し、それを成型マンドレルに差し込んでオーブン中で加硫する方式で、成型マンドレルに成型した未加硫ホースを挿入した際に、ホース両末端をクリップ等で固定する場合、適用するアクリル系ゴム材料の無圧加硫時の圧延方向の熱収縮率が４．０〜２５．０％の範囲内であると、優れた成型加工安定性により、内面ベアとゴム層の発泡発生率を大幅に低減することができる。

この特定の熱収縮率のアクリル系ゴム材料による成型加工安定性向上効果のメカニズムは以下の通りである。一般的にゴム材料は、無圧で加硫すると発泡を起こす。成型マンドレルに挿入された未加硫ホースが、両末端を固定された場合で、ゴムが熱により加硫反応と同時に収縮しようとする場合、特定の熱収縮率のアクリル系ゴム材料であれば、末端が固定されているためにゴムの収縮でホース全体に外からの圧力がかかったのと同じ力が働き、かつ成型モールドに密着する。それにより発泡が抑えられると同時に内面ベアの発生も抑制される。

以下に本発明のアクリル系ゴム材料及び成型ホースの実施の形態を詳細に説明する。

本発明のアクリル系ゴム材料は、無圧加硫時の圧延方向の熱収縮率が４．０〜２５．０％の範囲にあるものである。なお、本発明においては、このアクリル系ゴム材料の無圧加硫時の圧延方向の熱収縮率（以下単に「熱収縮率」と称す。）は次のようにして測定された値である。

＜熱収縮率測定方法＞
ゴム材料を４ｍｍ厚に圧延した後、長さ１２０ｍｍ、幅１２０ｍｍに正確に切り取り、そのゴム片を１５０℃のオーブン中に６０分置いて加硫させ、６０分後の圧延方向の長さを測定し初期長さに対する収縮率を算出する。

このようにして測定されるアクリル系ゴム材料の熱収縮率が、４．０％より低いと十分な自己発生圧力が働かず、十分な成型加工安定性が得られないので好ましくない。また、逆に熱収縮率が２５．０％より大きいと加硫後の残留応力が大きく、寸法安定性に不具合が出てくる可能性があるので好ましくない。また、総じて熱収縮率が２５．０％より大きいような材料は、未加硫時、押出し後の収縮量も大きく寸法安定性が良くないので、成型性にも不具合が出てくることからも好ましくない。アクリル系ゴム材料の好ましい熱収縮率は４．０〜２５．０％である。

本発明において、アクリル系ゴム材料の組成配合は、このような熱収縮率を満たすものであれば良く、特に制限はないが、例えば、ＡＥＭ（エチレンアクリルゴム）、ＡＣＭ（アクリルゴム）、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテートゴム）等が挙げられる。

アクリル系ゴム材料の熱収縮率を制御する方法としては、カーボン等の充填材配合量の最適化、オイル等の可塑剤配合量の最適化、ポリマー（ゴム）種の選定とその配合量の最適化等が考えられる。

例えば、カーボン等の充填材配合量が少ないと、配合物はよりポリマー自身の特性に近づき、加硫時に熱収縮を起こし易くなる。逆に、充填材が多量に配合された場合、配合物の加硫時の熱収縮率は低くなる。但し、カーボン等の充填材配合量はゴム配合物の加硫後の弾性率と密接な関係が有り、むやみに少なく処方したり多量に処方することは好ましくない。そのため、充填材の配合量によって熱収縮率を制御する場合には、タルク、クレー等の無機充填材がカーボンと併用して用いられることが好ましい。

また、オイル等の可塑剤配合量によっても熱収縮率を制御することは可能である。即ち、オイル等の可塑剤配合量が多いとアクリル系ゴム材料の熱収縮率が小さくなる。しかし、可塑剤配合量もカーボンと同様に加硫後の物理特性に大きく影響するだけでなく、未加硫時の加工性能にも大きく影響するので、配合上の注意が必要である。

また、ポリマー種の選定によってもアクリル系ゴム材料の熱収縮率を制御することは可能である。特に、基本的な特徴として、エチレンアクリルゴム（ＡＥＭ）は熱収縮を起こしにくく、アクリルゴム（ＡＣＭ）は熱収縮を起こし易い。従って、ＡＥＭとＡＣＭをブレンドすることで適正な熱収縮率とすることが可能となるが、ＡＣＭはＡＥＭに対し、一般的に物性が低く低温性も優れないので、配合上のテクニックが要求される。
また、金属酸化物をＡＥＭに配合処方することで金属イオンとＡＥＭで擬似的な金属架橋を形成させることにより、熱収縮率や未加硫時の配合物の粘度を制御することも可能である。

次に、このような本発明のアクリル系ゴム材料で構成される成型ホースについて、図面を参照して説明する。

図１は実施の形態に係る成型ホースの直線部分を示す斜視図である。
図１の成型ホース１０は、内管ゴム１と、この内管ゴム１の上に設けられた補強糸層２と補強糸層２を覆う外被ゴム３とで構成される。

内管ゴム１を形成する方法としては特に制限はなく、公知の方法を採用することができ、例えば、押出成形機等を用いて所望の肉厚の内管ゴムを心棒としてのマンドレルに押出成形により被覆形成する方法などが挙げられる。

内管ゴムの厚さは、成型ホースの用途によっても異なるが、通常０．５〜２．５ｍｍ、好ましくは１．０〜２．０ｍｍ程度である。

補強糸層２は、ＰＥＴ繊維、アラミド繊維等の１種又は２種以上の補強繊維を用いて、編組又はスパイラル巻きして、編組層又は互いに対をなす方向に巻き付けられたスパイラル層として形成される。

補強糸の繊度については、１１００〜３３００ｄｔｅｘであることが好ましい。補強糸の繊度が１１００ｄｔｅｘ未満であると強度、耐久性不足であり、３３００ｄｔｅｘを超えると太すぎて外観が悪くなる恐れがある。

本発明に係る補強糸層２は、補強糸の編組層の１層で構成されるものであっても良いが、図１に示す如く、互いに対をなす方向に巻き付けられた２層のスパイラル層２Ａ、２Ｂよりなることが好ましく、特に、１１００〜３３００ｄｔｅｘ、撚り数０〜１０回／１０ｃｍの補強糸をスパイラル状に巻回したスパイラル層２Ａと、１１００〜３３００ｄｔｅｘ、撚り数０〜１０回／１０ｃｍの補強糸を逆方向にスパイラル状に巻回したスパイラル層２Ｂとを有する補強糸層２であることが好ましい。このような２層構造の補強糸層２であれば、十分な耐圧性、耐久性を得ることができる。

また、補強糸層２の形成に当っては、必要に応じて接着層を介在させても良い。接着層を設けることにより、補強糸層２の位置ずれ等を防止してホースの品質安定性を高めることができる。

この補強糸層２上に外被ゴム３を形成する方法としては特に制限はなく、公知の方法を採用することができる。例えば、公知の押出成形機を用いて、前記補強糸層２上に被覆形成することができる。

外被ゴム３の厚みは、成型ホースの用途によっても異なるが、通常０．５〜２．５ｍｍ、好ましくは０．８〜２．０ｍｍである。

本発明の成型ホースは、このような成型ホースの内管ゴム１及び／又は外被ゴム３のゴム材料、好ましくは内管ゴム１及び外被ゴム３のゴム材料として、本発明のアクリル系ゴム材料を用いたものである。

本発明の成型ホースは、例えば、内管ゴム、補強糸層及び外被ゴムを形成して得られた未加硫ホースに、予め所定形状に成型された成型マンドレルを差し込み、これをオーブンに入れ、非加圧条件下に熱風加熱してゴムを加硫すると共に各層間を接着して製造される。

このような本発明の成型ホースは、自動車のエンジンルームに配管されるオイルクーラーホースとして好適であるが、その他、エアブレーキホース、バキュームブレーキホース等にも有効である。

以下に、実施例及び比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り何ら以下の実施例に限定されるものではない。

実施例１〜３、比較例１，２
常法により、内管ゴムの外周面に補強糸層を形成したものに、更に押出成形機を用いて外被ゴムを形成して作製した未加硫ホースに、図２に示す成型マンドレル２０を差し込み、これをオーブン中で１５０℃で６０分間非加圧下に加熱することにより加硫して成型オイルクーラーホース（内径９ｍｍ）を作製した。

成型オイルクーラーホースの各部の材料及び寸法は次の通りである。
内管ゴム及び外被ゴムの材料：表１に示す熱収縮率のＡＥＭ系ゴム組成物
内管ゴムの厚さ：１．８５ｍｍ
外被ゴムの厚さ：１．６０ｍｍ
補強糸層：１１００ｄｔｅｘ／１で撚り回数７回／１０ｃｍの補強糸を打ち込み本数
１４本でスパイラル状に巻き付けたスパイラル層と、同様に１１００ｄｔ
ｅｘ／１で撚り回数７回／１０ｃｍの補強糸を打ち込み本数１４本で逆方
向にスパイラル状に巻き付けたスパイラル層との２層構造。補強糸はＰＥ
Ｔ繊維よりなる。

得られたオイルクーラーホースについて、内面ベア発生率、発泡発生率及び成型寸法安定性を以下の方法で調べ、結果を表１に示した。
＜内面ベア発生率＞
成型ホース生産１２０本における内面ベア発生したホースの本数の割合を求めた。
＜発泡発生率＞
ホース生産１２０本におけるゴム部に発泡が発生したホースの本数の割合を求めた。
＜成型寸法安定性＞
加硫成型後のホース内径／外径が設定値±０．２ｍｍ以下であるものを「○」、０．２ｍｍ超を「×」とした。

表１より、明らかなように、特定の熱収縮率を有する本発明のアクリル系ゴム材料によれば、内面ベア、発泡の少ない高品質の成型ホースを製造することができる。

本発明の成型ホースの実施の形態の一例を示す斜視図である。 実施例１〜３及び比較例１，２で用いた成型マンドレルの形状を示す平面図である。

符号の説明

１ 内管ゴム
２ 補強糸層
２Ａ，２Ｂ スパイラル層
３ 外被ゴム
１０ 成型ホース
２０ 成型マンドレル

Claims (7)

1. 無圧加硫時の圧延方向の熱収縮率が４．０〜２５．０％の範囲内であることを特徴とするエチレンアクリルゴム（ＡＥＭ）とアクリルゴム（ＡＣＭ）をブレンドしてなるアクリル系ゴム材料。
2. 請求項１において、成型ホース用ゴム材料であることを特徴とするアクリル系ゴム材料。
3. 請求項２において、前記成型ホースがオイルクーラーホースであることを特徴とするアクリル系ゴム材料。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載のアクリル系ゴム材料を用いたことを特徴とする成型ホース。
5. 請求項４において、内管ゴムと外被ゴムとが補強糸層を介して同軸的に積層一体化されてなり、かつ予め配管すべき形状に型付けされた成型ホースであることを特徴とする成型ホース。
6. 請求項４又は５において、オーブン中で加熱、加硫されて得られることを特徴とする成型ホース。
7. 請求項４ないし６のいずれか１項において、オイルクーラーホースであることを特徴とする成型ホース。

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