JP5581920B2 - ゴムホースおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ゴムホースおよびその製造方法に関し、さらに詳しくは、補強層を構成するスチールワイヤとゴム層のゴムとの接着性を向上させることができるゴムホースおよびその製造方法に関するものである。

高圧仕様のゴムホースでは、スチールワイヤを編組して巻き付けて形成した補強層、或いは、スパイラル状に巻き付けて形成した補強層を、内面ゴム層と外面ゴム層との間に介在させている。補強層の構成部材であるスチールワイヤは、強度を向上させるため、例えば、図３に示すようにスチールワイヤ母材６をダイス８に挿通させる伸線加工が施されている。

伸線加工の工程では、スチールワイヤ母材６を円滑に縮径変形させるために、潤滑剤が使用される。伸線加工したスチールワイヤ７の表面には潤滑剤が残存しているので、潤滑剤を除去したスチールワイヤ７がゴムホースの製造に用いられる。

スチールワイヤ７とゴム層を構成するゴムとは加硫接着されるが、図４に例示するようにスチールワイヤ７の表面粗さがある程度大きい場合は、成形工程においてスチールワイヤ７の表面の凹凸に未加硫ゴムＲが十分に追従できなくなり、両者の密着が不十分になる。これに起因して、スチールワイヤと加硫した後のゴム層のゴムとの接着不良が発生することがある。特に、加硫函を用いたゴムホースの加硫工程では、ホース成形体に積極的に圧力を負荷する訳ではないので、成形工程におけるスチールワイヤと未加硫ゴムとの密着性が加硫後の両者の接着性に大きく影響する。

タイヤ等のゴム製品に使用するスチールワイヤについては、ゴムとの接着性を向上させるために表面粗さをＲａで４ｎｍ〜１２ｎｍにすることが提案されている（特許文献１参照）。しかしながら、算術平均Ｒａのみを接着性の判断指標にすると、局部的に表面の凹凸が大きい部分が存在しても見過ごされることがあるため、良好な接着性を確保するには十分な指標ではなかった。また、ゴムホースに使用するスチールワイヤのゴムとの接着性については、加硫時に内側および外側から圧力が負荷されるタイヤ等に使用するスチールワイヤと同列に判断することができない。

特開２００７−９３４３号公報

本発明の目的は、補強層を構成するスチールワイヤとゴム層のゴムとの接着性を向上させることができるゴムホースおよびその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明のゴムホースは、内面ゴム層と外面ゴム層の間に、スチールワイヤを構成部材とする補強層を介在させたゴムホースにおいて、前記スチールワイヤの表面の粗さが、ＪＩＳ Ｂ０６０１で規定される最大高さＲｙで１３０ｎｍ以下であることを特徴とする。

本発明のゴムホースの製造方法は、伸線加工したスチールワイヤを構成部材とする補強層を、マンドレルの外周面に積層した内面ゴム層を構成する未加硫ゴム部材の外周側に積層し、この補強層の外周側に外面ゴム層を構成する未加硫ゴム部材を積層してホース成形体を成形し、次いで、このホース成形体の外周面を被覆部材で覆った状態にして加硫函の内部でスチーム加硫するゴムホースの製造方法において、前記補強層の構成部材として、表面粗さが、ＪＩＳ Ｂ０６０１で規定される最大高さＲｙで１３０ｎｍ以下のスチールワイヤを使用することを特徴とする。

本発明によれば、補強層を構成するスチールワイヤの表面の粗さを、ＪＩＳ Ｂ０６０１で規定される最大高さＲｙで１３０ｎｍ以下にしたので、従来に比して、局部的に表面の凹凸が大きくなる部分がなくなる。そのため、スチールワイヤの表面の凹凸に対して未加硫ゴムが追従し易くなり、両者の密着性が向上する。これに伴って、スチールワイヤと加硫後のゴム層のゴムとの接着性向上には有利になる。

本発明において、前記スチールワイヤの表面の表面粗さを、ＪＩＳ Ｂ０６０１で規定される算術平均粗さＲａで２０ｎｍ以下にすることが好ましい。これにより、スチールワイヤの表面の凹凸が全般的に小さくなるので、スチールワイヤと未加硫ゴムとの密着性が向上し、スチールワイヤと加硫後のゴム層のゴムとを強固に接着するには一段と有利になる。

前記スチールワイヤの外径が０．２０ｍｍ〜０．８０ｍｍの場合は、ゴムホースに高い耐圧性が求められるので、スチールワイヤと加硫後のゴム層のゴムとの接着性が一段と重要になる。そのため、本発明を適用して両者の接着性を向上させることが特に好ましい。

本発明のゴムホースを、一部を切り裂いて例示する説明図である。 本発明の別のゴムホースを、一部を切り裂いて例示する説明図である。 伸線加工してスチールワイヤを製造する工程を例示する説明図である。 スチールワイヤと未加硫ゴムとの密着状態を例示する説明図である。 外周面を被覆部材によって覆ったホース成形体を例示する横断面図である。 ＪＩＳ Ｂ０６０１で規定される最大高さＲｙの説明図である。 ＪＩＳ Ｂ０６０１で規定される算術平均粗さＲａの説明図である。

以下、本発明のゴムホースおよびその製造方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１に例示するように、本発明のゴムホース１は、内面ゴム層２の外周側に、順に、補強層３、中間ゴム層４、補強層３、外面ゴム層５を積層して構成されている。補強層３は、単線のスチールワイヤ７を所定の編組角度で編組して形成されている。スチールワイヤ７の外径は例えば、０．２ｍｍ〜０．８ｍｍ程度である。

補強層の数は２層に限らず、単層、或いは３層以上の場合もある。また、図２に例示するように、補強層３は、スチールワイヤ７をスパイラル状に巻き付けて形成される場合もある。隣り合う補強層３では、スチールワイヤ７が交差するように巻き付けられている。

本発明で使用するスチールワイヤ７は、図３に例示したように伸線加工されていて、伸線加工後の表面に残存する潤滑剤を除去したものである。スチールワイヤ７の表面にはブラスめっきが施されている。そして、その表面粗さ（めっき表面粗さ）がＪＩＳ Ｂ０６０１で規定される最大高さＲｙで１３０ｎｍ以下になっている。

ＪＩＳ Ｂ０６０１で規定される最大高さＲｙとは、図６に示すように、粗さ曲線から、その平均線ｍの方向に基準長さＬだけ抜き取り、この抜き取り部分の山頂線と谷底線との間隔を粗さ曲線の縦倍率の方向に測定した値をいう。

尚、本発明における表面粗さは、スチールワイヤ７の表面に残存する潤滑剤を除去した後に測定した値である。潤滑剤の除去は、例えば、アセトン中にスチールワイヤ７を浸漬させ、超音波洗浄機で洗浄した後、乾燥させることにより行なう。

このゴムホース１を製造するには、図５に例示するように、マンドレル９の外周面に順次、内面ゴム層２を構成する未加硫ゴムＲ、補強層３を構成するスチールワイヤ７、中間ゴム層４を構成する未加硫ゴムＲ、補強層３を構成するスチールワイヤ７、外面ゴム層５を構成する未加硫ゴムＲを積層してホース成形体１Ａを成形する。次いで、ホース成形体１Ａの外周面を樹脂製の被覆部材１０で覆った状態にする。

次いで、被覆部材１０で覆ったホース成形体１Ａを加硫函の内部に配置して、所定温度で所定時間、スチーム加硫する。その後、被覆部材１０およびマンドレル９を除去することによりゴムホース１が完成する。加硫温度と加硫時間はゴムホース１の仕様等によって異なるが、加硫温度は１３０℃〜１６０℃程度、加硫時間は４５分〜１２０分程度である。

本発明では、スチールワイヤ７とゴムとの接着性を向上させるためには、スチールワイヤ７の表面が平均的に平滑であることよりも、局部的に表面の凹凸が大きくなる部分がないことを重視している。そこで、Ｒｙを第１の判断指標として、伸線加工後の表面に残存する潤滑剤を除去した後の表面粗さが、Ｒｙで１３０ｎｍ以下のスチールワイヤ７を使用している。

これにより、ホース成形工程において、スチールワイヤ７の表面の凹凸に対して未加硫ゴムＲが追従できない部分が少なくなる。即ち、スチールワイヤ７の表面の凹凸に未加硫ゴムＲが追従し易くなり、両者の密着性を向上させることができる。これに伴って、スチールワイヤ７と加硫後のゴム層２、４、５のゴムとの接着性向上には有利になる。スチールワイヤ７とゴムとの接着性向上にはＲｙの値が小さい程、好ましいが、実用的にはＲｙは８０〜１３０ｎｍ程度となる。

さらに、伸線加工後の表面に残存する潤滑剤を除去した後の表面粗さが、ＪＩＳ Ｂ０６０１で規定される算術平均粗さＲａで２０ｎｍ以下のスチールワイヤ７を使用するとよい。

ＪＩＳ Ｂ０６０１で規定される算術平均粗さＲａとは、図７に示すように、粗さ曲線から、その平均線ｍの方向に基準長さＬだけ抜き取り、この抜き取り部分の平均線ｍの方向にＸ軸を、縦倍率の方向にＹ軸を取り、粗さ曲線をＹ＝ｆ（Ｘ）で表したときに、以下の（１）式によって求められる値をいう。（１）式の積分区間は０〜Ｌである。
Ｒａ＝（１／Ｌ）∫｜ｆ（Ｘ）｜ｄｘ ・・・（１）

Ｒａを２０ｎｍ以下にすることで、スチールワイヤ７の表面の凹凸が全般的に小さくなる。したがって、判断指標としてＲｙおよびＲａを用いることにより、スチールワイヤ７と未加硫ゴムＲとの密着性が一段と向上し、スチールワイヤ７と加硫後のゴム層２、４、５のゴムとを強固に加硫接着するには一段と有利になる。スチールワイヤ７とゴムとの接着性向上にはＲａの値が小さい程、好ましいが、実用的にはＲａは１０〜２０ｎｍ程度となる。

スチールワイヤ７の外径が０．２０ｍｍ〜０．８０ｍｍの場合は、ゴムホース１に高い耐圧性が求められるので、スチールワイヤ７とゴム層２、４、５のゴムとの接着性が一段と重要になる。そのため、このような仕様のゴムホース１には、本発明を適用してスチールワイヤ７とゴムとの接着性を向上させることが特に好ましい。

外径（０．４０ｍｍ）および表面めっき厚さ（０．３７μｍ）を共通にして、表面粗さＲｙ、Ｒａのみが表１のように異なる７種類のスチールワイヤ（実施例１〜４、比較例１〜３）を用いて、３種類のゴム（ＮＢＲ、ＣＲ、ＳＲとＳＢＲのブレンド）を加硫接着したホース状試験体を作製して、ゴム接着性を評価し、その結果を表１に示す。ゴム接着性の評価は、常態と湿熱状態の２つ状態で行なった。湿熱状態の評価は、ホース状試験体を温度５０℃、相対湿度９５％の条件下に１６８時間放置した直後に行なった。

ブラスめっきを施したスチールワイヤからなる補強層と、各ゴム組成物からなるゴム外層とを有するホース状試験体は、以下に示すように作製した。まず、外径３４ｍｍのマンドレル上に、スチールワイヤをスパイラル状に巻き付け、補強層を形成した。ついで、補強層の上に、各ゴム組成物を調製した厚さ２．５ｍｍの未加硫のシートを貼り合わせ、ナイロンラッパーで外層をラッピングしたホース状試験成形体を作成した後、加硫してホース状試験体を作製した。尚、加硫は、ホース状試験成形体に大きな圧力を負荷することの出来るプレスではなく、殆ど圧力が負荷されないスチーム加硫にて行なった。

得られた各ホース状試験体は、剥離スピード５０ｍｍ／ｍｉｎで所定の幅（２５ｍｍ）のゴム外層を剥離した後のゴム付き（ゴムが剥がれず、補強層に残留している面積比）を測定することにより、ゴム接着性を評価した。数値が大きい程、ゴム接着性が良好であることを示し、９０％以上であれば優れていると評価できる。

表１の結果から、スチールワイヤの表面粗さＲｙを１３０ｎｍ以下にした実施例１〜４は、すべての条件でゴム接着性が９０％以上であり、スチールワイヤとゴムとの接着が優れていることが分かる。

１ ゴムホース
１Ａ ホース成形体
２ 内面ゴム層
３ 補強層
４ 中間ゴム層
５ 外面ゴム層
６ スチールワイヤ母材
７ スチールワイヤ
８ ダイス
９ マンドレル
１０ 被覆部材
Ｒ 未加硫ゴム

Claims (5)

1. 内面ゴム層と外面ゴム層の間に、スチールワイヤを構成部材とする補強層を介在させたゴムホースにおいて、前記スチールワイヤの表面の粗さが、ＪＩＳ Ｂ０６０１で規定される最大高さＲｙで１３０ｎｍ以下であることを特徴とするゴムホース。
2. 前記スチールワイヤの表面の表面粗さが、ＪＩＳ Ｂ０６０１で規定される算術平均粗さＲａで２０ｎｍ以下である請求項１に記載のゴムホース。
3. 前記スチールワイヤの外径が０．２０ｍｍ〜０．８０ｍｍである請求項１または２に記載のゴムホース。
4. 伸線加工したスチールワイヤを構成部材とする補強層を、マンドレルの外周面に積層した内面ゴム層を構成する未加硫ゴム部材の外周側に積層し、この補強層の外周側に外面ゴム層を構成する未加硫ゴム部材を積層してホース成形体を成形し、次いで、このホース成形体の外周面を被覆部材で覆った状態にして加硫函の内部でスチーム加硫するゴムホースの製造方法において、前記補強層の構成部材として、表面粗さが、ＪＩＳ Ｂ０６０１で規定される最大高さＲｙで１３０ｎｍ以下のスチールワイヤを使用することを特徴とするゴムホースの製造方法。
5. 前記補強層の構成部材として、表面粗さが、ＪＩＳ Ｂ０６０１で規定される算術平均粗さＲａで２０ｎｍ以下のスチールワイヤを使用する請求項４に記載のゴムホースの製造方法。

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