JP5966634B2 - マリンホース - Google Patents

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Description

本発明は、マリンホースに関し、さらに詳しくは、外側カーカス層群の衝撃吸収性能を大幅に向上させて、軽量化および低コスト化を図ることができるダブルカーカスタイプのマリンホースに関するものである。
内面ゴム層とカバーゴム層との間に、内側カーカス層群および外側カーカス層群を含む複数の補強層が積層された、所謂、ダブルカーカスタイプのマリンホースが多用されている（例えば、特許文献１参照）。内側カーカス層群および外側カーカス層群は、有機繊維コード等で形成されたカーカス層が複数積層されて構成されている。ダブルカーカスタイプのマリンホースでは、内側カーカス層群が破損しても、外側カーカス層群が健全であれば、内側カーカス層群から流出した流体を外側カーカス層群によってホース外部へ漏洩するのを防止できる。
内側カーカス層群が破損すると、外側カーカス層群に作用する内圧が急激に上昇することがあるので、外側カーカス層群は、その際の衝撃に耐え得る仕様にしなければならない。そこで、従来、外側カーカス層群は相応数のカーカス層を積層して構成されていて、その積層数を低減させることは難しかった。このことが、マリンホースの軽量化および低コスト化を進める上での障害の一因になっていた。
或いは、内側カーカス層群の破損によって生じる衝撃を吸収するために、内側カーカス層群と外側カーカス層群の間に、スポンジ等の発泡材により構成された緩衝層が設けられることもある。この仕様の場合は緩衝層を設けるので、マリンホースの軽量化および低コスト化には不利になる。
特開平１１−８２８４４号公報
本発明の目的は、外側カーカス層群の衝撃吸収性能を大幅に向上させて、軽量化および低コスト化を図ることができるダブルカーカスタイプのマリンホース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マリンホースは、内面ゴム層とカバーゴム層との間に内側カーカス層群および外側カーカス層群を含む複数の補強層が積層されたダブルカーカスタイプのマリンホースにおいて、前記外側カーカス層群を構成するカーカスコードとして、諸撚り構造のナイロン６６コードを使用し、このカーカスコードの切断伸度が３０％以上、強度が５．９ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、コード繊度Ｄ（ｄｔｅｘ）、コードの上撚り数Ｔ（回／１０ｃｍ）とした際に下記（１）式による算出される上撚り係数Ｋが１０００以上３１００以下であることを特徴とするマリンホース。
Ｋ＝Ｔ×Ｄ1/2・・・（１）
本発明のマリンホースによれば、外側カーカス層群を構成するカーカスコードとして、諸撚り構造のナイロン６６コードを使用し、このカーカスコードの切断伸度が３０％以上、強度が５．９ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、コード繊度Ｄ（ｄｔｅｘ）、コードの上撚り数Ｔ（回／１０ｃｍ）とした際の上撚り係数Ｋ＝Ｔ×Ｄ1/2が１０００以上３１００以下に設定されている。即ち、高伸度および高強度のナイロン６６をカーカスコードとして使用することにより、外側カーカス層群の衝撃吸収性能を大幅に向上させることができる。
それ故、外側カーカス層群を構成するカーカス層の積層数を低減させることが可能になる。或いは、緩衝層を設けない仕様や緩衝層を従来に比して薄くした仕様にできる。これによって、マリンホースの軽量化および低コスト化を図ることができる。
また、カーカスコードを耐挫屈性が良好な諸撚り構造にするとともに、上撚り係数 Ｋを適正な範囲（Ｋ＝１０００〜３１００）に設定したので、外側カーカス層群の強度低下を抑制しつつ、更に耐挫屈性を向上させることができる。それ故、過酷な条件においても外側カーカス層群は十分、実用に耐え得ることができる。
本発明のマリンホースの実施形態を例示する全体概要図である。 図１のマリンホースの外側カーカス層群のカーカス層を例示する切欠き図である。 図１のマリンホースの内部構造を例示する一部断面図である。 図１のマリンホースの内部構造の変形例を示す一部断面図である。 カバーゴム層の内部構造を例示する一部断面図である。 拘束層の配置を例示するカバーゴム層の斜視図である。 表面に表示部を設けた図５のカバーゴム層の斜視図である。 図７の表示部の変形状態を例示するカバーゴム層の斜視図である。 拘束層の配置を例示するカバーゴム層の斜視図である。 表面に表示部を設けた図９のカバーゴム層の斜視図である。 図１０の表示部の変形状態を例示するカバーゴム層の正面図である。 拘束層の配置を例示するカバーゴム層の斜視図である。 表面に表示部を設けた図１２のカバーゴム層の斜視図である。 図１３の表示部の変形状態を例示するカバーゴム層の正面図である。
以下、本発明のマリンホースを図に示した実施形態に基づいて説明する。
図１〜図３に例示するように、本発明のマリンホース１は、内面ゴム層３とカバーゴム層１０との間に内側カーカス層群（第１内側カーカス層群５および第２内側カーカス層群７）と外側カーカス層群９を含む複数の補強層が積層されたダブルカーカスタイプである。内面ゴム層３の内周側は原油等の流体の流路４となる。
この実施形態では、カバーゴム層１０の外表面にホース軸方向に延びる目視可能な表示部１３が設けられている。表示部１３は白色や蛍光色などの目立つ色にする。表示部１３は１本に限らず複数本設けることもできる。
第１内側カーカス層群５と第２内側カーカス層群７との間には、スパイラルワイヤ層６が設けられている。スパイラルワイヤ層６は、ワイヤを第１内側カーカス層群５の外周面に螺旋状に巻き付けることにより構成されている。第１内側カーカス層群５、第２内側カーカス層群７、スパイラルワイヤ層６および外側カーカス層群９が補強層となる。内側カーカス層群は１つでもよく、スパイラルワイヤ層６は、任意に設けることができる。
外側カーカス層群９は複数のカーカス層９ａが積層されて構成されている。その積層数は例えば、４〜２０程度である。それぞれのカーカス層９ａは、多数のカーカスコード９ｂを並列にひき揃えて形成されていて、ホース軸方向に対して所定の角度で傾斜して配置されている。積層されて隣り合うカーカス層９ａでは、互いのカーカスコード９ｂが交差する配置になっている。
それぞれのカーカス層９ａの表面は接着用の薄いゴム層で被覆されていて、隣り合うカーカス層９ａどうしが、この薄いゴム層を介して接着している。また、外側カーカス層群９の外周面とカバーゴム層１０の内周面とが当接して接着されている。また、外側カーカス層群９の内周面と第２内側カーカス層群７の外周面とが接着用の薄いゴム層を介して当接して接着されている。
第１内側カーカス層群５および第２内側カーカス層群７はそれぞれ、複数のカーカス層５ａ、７ａが積層されて構成されている。その積層数は例えば、４〜３０程度である。それぞれのカーカス層５ａ、７ａは、多数のカーカスコードを並列にひき揃えて形成されていて、ホース軸方向に対して所定の角度で傾斜して配置されている。積層されて隣り合うカーカス層５ａ、７ａでは、互いのカーカスコードが交差する配置になっている。これらカーカス層５ａ、７ａを形成するカーカスコードとしては、マリンホースでおいて通常使用されているポリエステル、ポリケトン、アラミド、ビニロン、ナイロン等からなるコードが用いられる。
それぞれのカーカス層５ａ、７ａの表面は接着用の薄いゴム層で被覆されていて、隣り合うカーカス層どうしが接着用の薄いゴム層を介して接着している。第１内側カーカス層群５の内周面と内面ゴム層３の外周面とが当接して接着されている。
この実施形態では緩衝層が設けられていないが、図４に例示する実施形態のように、第２内側カーカス層群７と外側カーカス層群９との間に緩衝層８を設けることもできる。緩衝層８はスポンジ等の発泡材により構成される。緩衝層８の内周面、外周面はそれぞれ、第２内側カーカス層群７の外周面、外側カーカス層群９の内周面と薄い接着用のゴム層を介して当接して接着されている。その他の仕様は、先の実施形態と同じである。
本発明では外側カーカス層群９を構成するカーカスコード９ｂを特別な仕様にしている。このカーカスコード９ｂには諸撚り構造のナイロン６６コードを使用している。そして、カーカスコード９ｂの切断伸度は３０％以上、切断強度は５．９ｃＮ／ｄｔｅｘ以上になっている。切断伸度の上限値は４０％程度、切断強度の上限値は７．１ｃＮ／ｄｔｅｘ程度である。
また、コード繊度Ｄ（ｄｔｅｘ）、コードの上撚り数Ｔ（回／１０ｃｍ）とした際に下記（１）式による算出される上撚り係数Ｋは１０００以上３１００以下に設定されている。
Ｋ＝Ｔ×Ｄ1/2・・・（１）
カーカスコード９ｂは、複数のナイロン６６製のフィラメント糸をそれぞれ１本ずつ同一方向に下撚りし、次いで、これら下撚りしたフィラメント糸を合わせて逆方向に上撚りした諸撚り構造になっている。下撚りするフィラメント糸は１本に限らず、複数本ずつ同一方向に下撚りするようにしてもよい。また、上撚りする糸は複数本であればよい。カーカスコード９ｂの好ましい構造は、２１００ｄｔｅｘ／１／２の撚り数３０回／ｃｍ程度である。
諸撚り構造のカーカスコード９ｂは、１本または複数のフィラメント糸を引き揃え、一方向に撚っただけの片撚り構造に比べて、良好な耐挫屈性を得ることができる。下撚りと上撚りは、異なる撚り数にすることもできるが、安定性を得るために同数、或いは略同数とすることが好ましい。
上撚り係数Ｋが大きくなる程、カーカスコード９ｂの引張り強度は低下し、耐挫屈性は向上する。そこで、本発明では、上撚り係数Ｋを１０００以上３１００以下に設定して、外側カーカス層群９の強度低下を抑制しつつ、更に耐挫屈性を向上させることができる。それ故、過酷な条件においても外側カーカス層群９は十分、実用に耐え得ることができる。
カーカス層５ａ、７ａ、９ａを構成するカーカスコードは、表面に接着処理を施すために、接着液を塗布した後、コード長手方向に所定の張力を負荷しつつ、ドライゾーン、ヒートセットゾーン、ノルマライジングゾーンを順に通過させる。カーカス層５ａ、７ａを構成するカーカスコードについては、マリンホース用カーカス層の接着処理で通常適用されている条件に設定される。カーカス層９ａを構成するカーカスコード９ｂの接着処理については、ノルマライジングゾーンの張力だけが特別な条件に設定される。
即ち、ノルマライジングゾーンでは、カーカス層９ａを構成するカーカスコード９ｂには０．０６３ｇ／ｄｔｅｘ以上０．２００ｇ／ｄｔｅｘ以下の張力が負荷される。通常負荷される張力は０．８６ｇ／ｄｔｅｘ〜１．４３ｇ／ｄｔｅｘ程度なので、本発明では、通常よりも著しく低い張力が負荷される。
ノルマライジングゾーンの張力は、接着処理工程のその他の条件に比して、接着処理後のコードの伸度に多大な影響を与える。本発明ではこの張力を適切に設定することで、切断伸度３０％以上、強度５．９ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のナイロン６６コード（カーカスコード９ｂ）を得ている。
カーカス層９ａを構成するカーカスコード９ｂの接着処理の条件は例えば次のとおりである。ドライゾーンでは、張力は０．１５ｇ／ｄｔｅｘ〜０．３５ｇ／ｄｔｅｘ、温度は１２０℃〜１５０℃、処理時間は１分３０秒〜３分。ヒートセットゾーンでは、張力は０．０７ｇ／ｄｔｅｘ〜０．５９ｇ／ｄｔｅｘ、温度は２００℃〜２３０℃、処理時間は３０秒〜１分。ノルマライジングゾーンでは、張力は０．０６３ｇ／ｄｔｅｘ〜０．２００ｇ／ｄｔｅｘ、温度は２００℃〜２３０℃、処理時間は３０秒〜１分。
本発明では外側カーカス層群９を構成するカーカスコード９ｂとして、上述したように、従来に比して高伸度および高強度の特別仕様のナイロン６６コードを使用しているので、外側カーカス層群９の衝撃吸収性能が大幅に向上する。それ故、内側カーカス層群５、７が破損し流体が流出して外側カーカス層群９に作用する内圧が急激に上昇しても、外側カーカス層群９は、その際の衝撃に耐え得ることが可能になる。したがって、外側カーカス層群９を構成するカーカス層９ａの積層数を低減させることが可能になる。或いは、図４に例示した実施形態にように緩衝層８を設けた仕様にする場合であっても、緩衝層８を従来に比して薄くした仕様にすることができる。それ故、マリンホース１の軽量化および低コスト化を図ることが可能になる。
また、カーカスコード９ｂを耐挫屈性が良好な諸撚り構造にするとともに、上撚り係数Ｋを適正な範囲（Ｋ＝１０００〜３１００）に設定することにより、外側カーカス層群９の強度低下を抑制しつつ、更に耐挫屈性を向上させることができる。それ故、過酷な条件においても外側カーカス層群９は十分、実用に耐え得ることができる。
カバーゴム層１０の外表面にホース軸方向に延びる目視可能な表示部１３を設けるとともに、図５に例示するように、カバーゴム層１０の内部にカバーゴム層１０のゴムよりも伸度が小さい拘束層１２を、カバーゴム層１０のゴムに接着してホース周方向に延設することもできる。この拘束層１２のホース周方向端部近傍に相当する位置に表示部１３が配置される仕様にする。
図５では、表示部１３が設けられている範囲の少なくとも一部分のカバーゴム層１０の内部に、少なくとも外周面がカバーゴム層１０に対して非接着性である滑面層１１が埋設されている。さらに、この滑面層１１の外周側の一部分の範囲に拘束層１２がホース周方向に延設されている。
滑面層１１には例えば、ポリエステルフィルム等を用いることができる。滑面層１１は、外周面のみがカバーゴム層１０に対して非接着性である仕様にしてもよく、内周面および外周面がカバーゴム層１０に対して非接着性である仕様にしてもよい。
拘束層１２には例えば、アラミド繊維、ポリケトン繊維、ポリフェニレルサルファイド繊維等の有機繊維コードを用いることができる。そして、複数本のコードを並列にひき揃えてホース周方向に延設する。拘束層１２は例えば、図６、図７に例示するように螺旋状にカバーゴム層１０に埋設する。
内側カーカス層群５、７が破損して流体が流出した場合に外側カーカス層群９に作用する内圧が急激に上昇する。本発明では、外側カーカス層群９のカーカスコード９ｂが低い内圧であっても従来に比して大きく伸びる。そのため、内圧の上昇が僅かであっても（内側カーカス層群５、７から流出する流体が少量であっても）カバーゴム層１０を大きく変動させることができる。その際に、拘束層１２が埋設された部分はカバーゴム層１０のホース周方向の伸びが規制される。一方、拘束層１２が埋設されていない部分はカバーゴム層１０のホース周方向の伸びが規制されない。
したがって、拘束層１２のホース周方向端部近傍は、カバーゴム層１０の伸びに差異が生じる。そのため、拘束層１２のホース周方向端部近傍に相当する位置に配置されている表示部１３は、図８に例示するようにカバーゴム層１０の伸びの差異に起因して変化が生じる。この表示部１３の目視することで、外側カーカス層群９に作用する内圧の上昇が僅かであっても内側カーカス層群５、７の破損を把握することができる。
図５に例示するように滑動面１１を設けると、滑動面１１の外周面とこの外周面に対向する部分は分離した状態になる。内側カーカス層群５、７が破損して流体が流出し外側カーカス層群９に作用する内圧が急激に上昇すると、滑動面１１の外周側の部分は滑動面１１の外周面上を滑って移動が規制されない。そして、拘束層１２が埋設された部分は、滑動面１１の外周面上を滑って移動しつつ、カバーゴム層１０のホース周方向の伸びが規制される。一方、拘束層１２が埋設されていない部分は、滑動面１１の外周面上を滑って移動しつつ、カバーゴム層１０のホース周方向の伸びが規制されない。それ故、拘束層１２のホース周方向端部近傍では、滑動面１１を設けない場合に比して、カバーゴム層１０の伸びに一段と大きな差異が生じる。これに伴って、表示部１３の変化を大きくすることができる。
拘束層１２は図９、図１０に例示するように、その長さをマリンホース１の外周の約半分の周長にして、ホース軸方向に間隔をあけて複数配置することもできる。隣り合う拘束層１２は、互いに反対側の円周部分に配置し、拘束層１２のホース周方向端部近傍に相当する位置に表示部１３が配置される仕様にする。この仕様の場合、内側カーカス層群５、７が破損して流体が流出して外側カーカス層群９に作用する内圧が急激に上昇すると、図１１に例示するように表示部１３に変化が生じる。
拘束層１２は図１２、図１３に例示するように、ホース周方向に複数に分割して配置することもできる。拘束層１２のホース周方向端部近傍に相当する位置に表示部１３が配置される仕様にする。この仕様の場合、内側カーカス層群５、７が破損して流体が流出し、外側カーカス層群９に作用する内圧が急激に上昇すると、図１４に例示するように表示部１３に変化が生じる。
図３に例示した内部構造のマリンホースを、表１のように外側カーカス層群のカーカスコードのノルマライジングゾーン（Ｎゾーン）の張力条件のみを異ならせてカーカスコード特性が相違する８種類（実施例１〜３、比較例１〜５）製造した。外側カーカス層群のカーカスコードの撚り構造は、複数のナイロン６６製のフィラメント糸をそれぞれ１本ずつ同一方向に下撚りし、次いで、これら下撚りしたフィラメント糸を合わせて逆方向に下撚りコードとほぼ同数の撚り数(回/ｍ)にて上撚りした諸撚り構造であり、その撚り数の範囲は１５〜４２回/ｍである。外側カーカス層群のカーカス層を構成するカーカスコードの接着処理条件は、ドライゾーンでは張力０．１８ｇ／ｄｔｅｘ、温度１４０℃、処理時間８６秒、ヒートセットゾーンでは張力０．０７ｇ／ｄｔｅｘ〜０．５９ｇ／ｄｔｅｘ、温度２３０℃、処理時間４３秒、ノルマライジングゾーンでは温度２２５℃、処理時間４３秒とした。
それぞれのマリンホースには、カバーゴム層の外表面にホース軸方向に延びる目視可能な表示部を設け、図５に示すようにカバーゴム層の内部に、外周面がカバーゴム層に対して非接着性である滑面層を埋設するとともに、この滑面層の外周側の一部分の範囲に拘束層をホース周方向に延設した。拘束層は図６、図７に示すようにホース周方向端部近傍に相当する位置に表示部が配置されるようにした。それぞれのマリンホースについて、表示部の変化の状態および衝撃吸収性を評価し、その結果を表１に示す。
[表示部の変化の状態]
外側カーカス層群に内圧０．３９ＭＰａを作用させた時の表示部の変化の有無が目視によって確認できたか否かを確認した。確認できた場合を「変化あり」、確認できなかった場合を「変化なし」と記載している。
[衝撃吸収性]
外側カーカス層群に内圧を作用させて実用上問題ない程度の状態を維持できる内圧の上限値を測定した。その内圧の上限値が３．９ＭＰａ〜４．９ＭＰａの場合を優れているとして「○」、４．９ＭＰａ超の場合を特に優れているとして「◎」を記載している。表中の×は、内圧を３．９ＭＰａにする前に外側カーカス層群が破損したことを示している。
Figure 0005966634
表１の結果より、実施例１〜３は、比較例１〜３および５に比して、外側カーカス層群の衝撃吸収性能に優れていることが分かる。また、実施例１〜３では、わずかな内圧（０．３９ＭＰａ）が作用しただけで表示部の変化が目視できることが分かる。
１ マリンホース
２ 接続金具
３ 内面ゴム層
４ 流路
５ 第１内側カーカス層群
５ａ カーカス層
６ スパイラルワイヤ層
７ 第２内側カーカス層群
７ａ カーカス層
８ 緩衝層
９ 外側カーカス層群
９ａ カーカス層
９ｂ カーカスコード
１０ カバーゴム層
１１ 滑面層
１２ 拘束層
１３ 表示部

Claims (5)

  1. 内面ゴム層とカバーゴム層との間に内側カーカス層群および外側カーカス層群を含む複数の補強層が積層されたダブルカーカスタイプのマリンホースにおいて、前記外側カーカス層群を構成するカーカスコードとして、諸撚り構造のナイロン６６コードを使用し、このカーカスコードの切断伸度が３０％以上、強度が５．９ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、コード繊度Ｄ（ｄｔｅｘ）、コードの上撚り数Ｔ（回／１０ｃｍ）とした際に下記（１）式による算出される上撚り係数Ｋが１０００以上３１００以下であることを特徴とするマリンホース。
    Ｋ＝Ｔ×Ｄ1/2・・・（１）
  2. 前記カバーゴム層の外表面にホース軸方向に延びる目視可能な表示部が設けられ、このカバーゴム層の内部にカバーゴム層のゴムよりも伸度が小さい拘束層が、このゴムに接着してホース周方向に延設され、この拘束層のホース周方向端部近傍に相当する位置に前記表示部が配置されている請求項１に記載のマリンホース。
  3. 前記表示部が設けられている範囲の少なくとも一部分のカバーゴム層の内部に、少なくとも外周面が前記カバーゴム層に対して非接着性である滑面層が埋設されるとともに、この滑面層の外周側の一部分の範囲に前記拘束層がホース周方向に延設されている請求項２に記載のマリンホース。
  4. 前記拘束層が螺旋状に前記カバーゴム層に埋設されている請求項２または３に記載のマリンホース。
  5. 前記内側カーカス層群の外周面に外側カーカス層群の内周面が当接された構成である請求項１〜４のいずれかに記載のマリンホース。
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