JP6177082B2

JP6177082B2 - 可撓性ホース

Info

Publication number: JP6177082B2
Application number: JP2013207030A
Authority: JP
Inventors: 義樹吉富; 充戸田
Original assignee: Tigers Polymer Corp
Current assignee: Tigers Polymer Corp
Priority date: 2013-10-02
Filing date: 2013-10-02
Publication date: 2017-08-09
Anticipated expiration: 2033-10-02
Also published as: JP2015072027A

Description

本発明は、可撓性に優れた可撓性ホース、特に可撓性のホース壁の外周に一体化された合成樹脂製の螺旋状補強体を有する可撓性ホースに関するものである。

可撓性を有するホース壁の外周に一体化された螺旋状補強体を備える可撓性ホースは、種々の用途、例えば通気ダクトホースや、各種搬送用ホースなどとして利用されている。このような螺旋状補強体は、軽量化や製造効率向上のため、合成樹脂製の補強体とされることが多い。

例えば、特許文献１には、水素添加スチレンブタジエンラバーとポリプロピレンとからなる樹脂組成物により可撓性のホース壁を構成し、ポリオレフィン系樹脂（特にポリプロピレン樹脂）により形成した螺旋状補強体を、前記ホース壁の外周面に一体化してホースの保形をした可撓性ホースの発明が開示されており、当該発明によれば、軽量で可撓性を維持しながら、脱塩ビを図りうることについて開示されている。

特開２０００−３３７５６３号公報

特許文献１に開示されるような合成樹脂製の補強体を一体化したホースは、軽量なホースとでき、製造面での有利さもあって有用である。

しかしながら、ホースの保形を行なうための螺旋状補強体を、合成樹脂を主体として構成すると、耐侯性が損なわれうることが判明した。特に、屋外において直射日光にさらされるホースや、屋内であっても蛍光灯や殺菌灯のように紫外線を出す光源の近くに配置されるホースなどにおいては、長期間の使用によって、ホースの補強体を構成する合成樹脂が劣化してしまい、補強体の機能が損なわれるおそれがある。従って、合成樹脂製の補強体を有するホースでは、耐侯性を考慮しながら、その用途等に制限を加えなければならない場合がある。

本発明の目的は、合成樹脂製補強体を備える可撓性ホースにおいて、合成樹脂製補強体の耐侯性を高めて、得られるホースの耐侯性を高めることにある。

発明者は、鋭意検討の結果、少なくとも合成樹脂製補強体の外表面をポリアリレート樹脂により構成すると、補強体の耐侯性が向上することを知見し、本発明を完成させた。

本発明は、略円筒状に形成された可撓性のホース壁と、ホースの円筒状の形状を維持するための合成樹脂製の螺旋状補強体とを有する可撓性ホースであって、前記合成樹脂製螺旋状補強体は、少なくとも螺旋状補強体の外表面がポリアリレート樹脂により構成されており、前記ホース壁の外周はポリエチレンテレフタレート樹脂により構成されており、螺旋状補強体に含まれるポリアリレート樹脂と、ホース壁のポリエチレンテレフタレート樹脂が溶着して、ホース壁の外周に螺旋状補強体が接合一体化されている可撓性ホースである（第１発明）。

本発明においては、合成樹脂製補強体の全体がポリアリレート樹脂により構成されていることが好ましい（第２発明）。また、第２発明においては、ホース壁が、最外周に位置するポリエチレンテレフタレート樹脂からなる層と、内側に位置する金属箔からなる層とを有する積層シート材により構成されることが好ましい（第３発明）。

本発明の合成樹脂製ホース（第１発明）によれば、ホースを構成する合成樹脂製補強体の耐侯性、特に耐紫外線特性を高め、得られるホースの耐侯性を高めることができる。また、螺旋状補強体とホース壁の溶着が良好となり、ホースの強度や気密性といった品質が高められる。

さらに、第２発明のように、合成樹脂製補強体の全体をポリアリレート樹脂で構成した場合には、耐侯性がより高められると共に、ホースが潰れにくくなるという効果も得られる。また、第３発明のように、ホース壁が、最外周に位置するポリエチレンテレフタレート樹脂からなる層と、内側に位置する金属箔からなる層とを有する積層シート材により構成された場合には、補強体とホース壁の溶着も良好となると共に、ホース壁の遮光性がよくなり、ホース内部の物体を外部の紫外線などから保護できるという効果も得られる。

第１実施形態の可撓性ホースの構造を示す一部断面図である。第１実施形態の可撓性ホースのホース壁と補強体の接合部分の詳細を示す拡大断面図である。第１実施形態の可撓性ホースの製造工程を示す模式図である。可撓性ホースのホース壁と補強体の接合部分の他の例を示す拡大断面図である。可撓性ホースのホース壁と補強体の接合部分のさらに他の例を示す拡大断面図である。

以下図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。本発明は以下に示す個別の実施形態に限定されるものではなく、その形態を変更して実施することもできる。図１に、第１実施形態の可撓性ホース１の一部断面図を示す。図の上側を断面図で、図の下側を外観図で示している。図２には、第１実施形態の可撓性ホース１のホース壁と補強体の接合部分の詳細を示している。本実施形態の可撓性ホース１は合成樹脂製のホースである。なお、合成樹脂製のホースとは、必ずしも、全ての構成材料が合成樹脂でなければならないものではなく、以下に説明する実施形態のように、求められる機能等に応じて金属材料や天然繊維材料などの合成樹脂材料以外の材料を含むホースであっても良い。

可撓性ホース１は、可撓性を有するシート状の条帯２を螺旋状に捲回して略円筒状の可撓性ホース壁を構成し、合成樹脂製の螺旋状補強体４によって、前記条帯２の互いに隣接する側縁部同士を接合した構造を有している。螺旋状補強体４はホースの円筒状の形状を維持するための補強体として機能すると共に、螺旋状補強体４が、螺旋状に捲回された条帯２の側縁部の間にまたがって配置され接合されることにより、ホース壁がばらばらにならないようにしながら、この部分の気密性を確保する役割を果たすことができる。本実施形態においては、螺旋状補強体４が、ホース壁の外側に位置するように配置され、捲回された条帯２の外周面に接合一体化されている。別の螺旋状補強体を、ホース壁の内側に位置するように、捲回された条帯２の内周面に接合一体化しても良い。

条帯２は、合成樹脂を含む可撓性のシート材からなるものである。本実施形態においては、条帯２は、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ樹脂）のフィルムからなる内層２１と外層２２とによって、アルミニウム箔からなる中間層２３を挟み込むように一体化した積層構造を有する積層複合材により構成されている。なお、後述するように、条帯２は、円筒状の可撓性ホース壁を構成できるものであれば、他の構成を有するような可撓性シート材によって構成することもできる。

条帯２の側縁部にまたがるように接合される螺旋状補強体４は合成樹脂製の補強体である。なお、補強体が合成樹脂製であるとは、補強体の主体が合成樹脂により構成されていることを意味し、補強体が合成樹脂以外の材料を含まないことを意味するものではない。例えば、合成樹脂製補強体４には、必要に応じて、硬鋼線や導線や天然繊維などを追加することができる。

本実施形態では、螺旋状補強体４は、溶着によって条帯２の側縁部の表面、即ち条帯２の外周面に接合されている。そして、補強体４は、少なくとも補強体の外表面の部分がポリアリレート樹脂（以下、「ＰＡＲ樹脂」とも記載する）により構成されている。本実施形態においては、螺旋状補強体４は、補強体の全体がＰＡＲ樹脂によって構成されている。

また、本実施形態の可撓性ホース１では、螺旋状補強体４のポリアリレート樹脂と条帯２の外層２２のポリエチレンテレフタレート樹脂の溶着によって、条帯２の側縁部と螺旋状補強体４とが接合一体化されている。

ここで、ポリアリレート樹脂とは、2価フェノールとフタル酸・カルボン酸などの2塩基酸との重縮合を基本構成とする、非晶性の熱可塑性樹脂に属する合成樹脂であり、代表的には、化学名ポリ4,4'-イソプロピリデンジフェニレンテレフタレート/イソフタレートコポリマーで呼ばれる熱可塑性合成樹脂である。ポリアリレート樹脂は、例えば、ユニチカ株式会社から、「Ｕポリマー」「Ｕ−１００」などの樹脂名で販売されている（「Ｕポリマー」はユニチカ株式会社の登録商標である）。

可撓性ホース１の製造方法について説明する。可撓性ホース１は、いわゆるスパイラル成形法により製造することができる。図３にスパイラル成形法により可撓性ホース１を形成する工程を模式的に示す。ホースの成形に先立ち、まず、ホース壁となる条帯２（図３ではテープＴ）を準備しておく。テープＴはリールに巻くなどしておき、ホース成形時にリールから繰り出して利用すればよい。

ホースのスパイラル成形が可能なホース成形軸ＳＦＴに対し、ホースの構成材料を順次供給し、ホースの成形を行う。なお、ホース成形軸ＳＦＴは、供給された材料を所定のピッチの螺旋状に捲回しながら、回転送りができるように構成されている。樹脂の押出機（図示せず）によって、螺旋状補強体４の構成材料であるＰＡＲ樹脂を、半溶融状態で所定の断面形状のひも状に押出して、半溶融樹脂ひもＳ２とする。半溶融樹脂ひもＳ２が可撓性ホースの螺旋状補強体４に対応する。

ホース成形軸ＳＦＴに対し、テープＴ、半溶融樹脂ひもＳ２を、この順番に供給し、これら材料を螺旋状に捲回して可撓性ホース１を成形する。これら材料の供給位置を適宜調整して、螺旋状補強体４が条帯２の両側縁部にまたがるように配置されるようにする。

ホース成形軸上で半溶融樹脂ひもＳ２とテープＴが接触すると、半溶融樹脂ひもＳ２のＰＡＲ樹脂が有する熱量により、テープＴのＰＥＴ樹脂が加熱されて、ＰＡＲ樹脂とＰＥＴ樹脂とが溶着する。そして、半溶融樹脂ひもＳ２とテープＴが溶着により接合一体化されて、螺旋状に捲回された条帯２の両側縁部が螺旋状補強体４により接合一体化されたホース１の構造が実現される。ホースの構造が実現される位置に対し、成形軸ＳＦＴの下流側（図３では右側）に設けられた冷却装置Ｃから、冷却水や冷却風を供給し、ホースを冷却すると、可撓性ホース１が完成する。これら工程を連続して行なうことにより、不定長の可撓性ホース１を連続して製造することができる。

上記可撓性ホース１の作用及び効果について説明する。
可撓性ホース１では、ホース壁の外周に螺旋状に接合一体化された合成樹脂製の補強体が、少なくとも補強体の外表面がポリアリレート樹脂により構成されているために、補強体の耐侯性、特に耐紫外線特性が良好となる。これは、紫外線エネルギーをポリアリレート樹脂が吸収すると、フリース転移反応と呼ばれる反応が樹脂表層部で起こり、樹脂表層部にベンゾフェノン構造が生じて、これにより４００ｎｍ以下の紫外線領域の光線を遮断するという、ポリアリレート樹脂が有する機能に由来する。

さらに、上記実施形態のように、螺旋状補強体４の全体をＰＡＲ樹脂で形成するようにすると、ホースがつぶれにくくなるという効果も得られる。この効果はＰＡＲ樹脂のばね回復性の良さに由来しており、ホースを誤って踏みつけたりした場合でも、ホースの補強体４の破損や塑性変形が抑制される。

また、金属箔からなる層を含む積層シート材によって条帯２が構成される場合には、ホース壁の遮光性がよくなり、ホース内部の物体を外部の紫外線などから保護するのに便利である。

また、上記可撓性ホース１においては、螺旋状補強体４のポリアリレート樹脂と、条帯２の外層２２のポリエチレンテレフタレート樹脂とが、良好に溶着し、ホース１の強度や気密性といった品質が高められる。
発明者らの検討によれば、従来技術においては、ＰＥＴ樹脂を表層に供える条帯を、樹脂製補強体と溶着するのは、必ずしも容易なものではなかった。すなわち、ＰＥＴ樹脂を含む条帯は溶着性が悪く、補強体に同種のＰＥＴ樹脂を用いても、条帯と補強体とがうまく溶着されないことがあった。また、補強体のＰＥＴ樹脂に、低融点ＰＥＴ樹脂を混ぜたり、改質ＰＥＴ樹脂を用いたりして、溶着性の改善を試みたが、溶着性の顕著な改善はなく、補強体の強度が低下したり、補強体が条帯からはがれやすくなったりしやすかった。

上記可撓性ホース１のように、ポリアリレート（ＰＡＲ）樹脂を補強体に用いた場合に、条帯のＰＥＴ樹脂との溶着性が良好となる理由は明らかではない。しかしながら、ＰＡＲ樹脂はＰＥＴ樹脂に比べて融点が高いため、ホース成形軸に半溶融状態のひも状に供給される際の温度が高くなり、半溶融樹脂ひもＳ２が有する熱量も多くなって、融着対象である条帯のＰＥＴ樹脂の温度を高めやすくなることも、溶着性が良好となる理由の一つであると推察される。
この観点から、補強体４の全体がポリアリレート樹脂により構成されていると、半溶融樹脂ひもＳ２の有する熱量を大きくできて、より溶着性が良好となる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をして実施することができる。以下に本発明の他の実施形態について説明するが、以下の説明においては、上記実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様である部分についてはその詳細な説明を省略する。また、以下に示す実施形態は、その一部を互いに組み合わせて、あるいは、その一部を置き換えて実施することもできる。

図４には、第２実施形態の可撓性ホースのホース壁と補強体の構造を、拡大して示している。本実施形態においては、ホース壁となる条帯５は、ホース外周面側のアルミ蒸着層５１とホース内周面側のＰＥＴ樹脂層５２とが積層された２層構造の可撓性積層シート材により構成されている。ＰＥＴ樹脂層５２のさらに内側に、例えば、ポリエステル繊維の不織布からなる不織布層などを設けても良い。本実施形態におけるアルミ蒸着層５１や、第１実施形態におけるアルミ箔層２３のように、ホース壁の構成材料に金属箔からなる層を設けると、外部の光線が金属箔層で反射されて遮断されるため、金属箔層の内側に設けられるホース壁の層や、ホース内部の物体を、紫外線から保護するのに貢献できる。

本実施形態においては、螺旋状補強体６は、補強体６の外表面部分が、ＰＡＲ樹脂により形成された外層６２とされ、外層６２の内側の部分がＰＥＴ樹脂により形成された内層６１とされている。即ち、補強体６は積層構造の補強体となっており、補強体の内層６１のホース外側の外表面が外層６２により被覆されている。また、内層６１と外層６２とは、互いに溶着されて積層されている。このような積層構造の補強体は、内層と外層を構成する樹脂を共押出して成形したり、ホース壁外周にまず内層を一体化したのちに外層を積層一体化したりして製造することができる。内層６１と外層６２とを、接着材などにより積層一体化しても良い。

補強体６がこのような積層構造を有する構成であっても、第１実施形態の合成樹脂ホース１と同様に、補強体６の外表面に露出しているＰＡＲ樹脂が、補強体の耐紫外線特性を高め、ホースの耐侯性が高められる。このように、補強体の具体的構造は、補強体の外表面がポリアリレート樹脂により構成されてさえいれば、特に限定されるものでなく、他の部分の構成は、必要に応じて変更しても良い。積層構造の補強体とすれば、ＰＡＲ樹脂の外層により耐侯性を確保しながら、他の材料による内層によって他の機能（例えば軽量化）を図ることができ、補強体の機能を効果的に高めることができる。

また、本実施形態では、内層６１は、条帯５の外表面に接着されている。補強体とホース壁の接合については、種々の接合手段が採用でき、溶着のほか、接着剤や粘着剤を使用したり、カシメなどの機械的接合により、補強体とホース壁を一体化すれば良い。また、外層６２と条帯５も互いに接着材などにより接合一体化されることが好ましいが、外層６２と条帯５の接合一体化は必須ではない。

また、ホース壁となる条帯の構成は、特に限定されるものではなく、例えば単層のＰＥＴ樹脂フィルムにより構成するようにしても良い。ホースに求められる機能等に応じて、布や紙や金属薄板などによりホース壁を構成するようにしても良い。ホース壁にも、耐侯性が良好な素材を採用することが好ましい。

図５には、第３実施形態の可撓性ホースのホース壁と補強体の構造を、拡大して示している。本実施形態においては、ホース壁７が、円筒状に押出成形された膜状の合成樹脂（例えば本実施形態では、紫外線吸収材が配合されたオレフィン系熱可塑性エラストマ）により形成されている。このように、ホース壁を構成するための具体的手段は、特に限定されず、条帯を螺旋状に捲回一体化するスパイラル法によるものであっても、円筒状に押出成形するものであっても、他の手段によるものであっても良い。

また、本実施形態においては、補強体８が、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ樹脂）とポリアリレート樹脂を複合させた積層構造の補強体となっている。すなわち、補強体８がホース壁７に接合される側は、ポリプロピレン樹脂の内層８１となっており、補強体８の外周側（外表面部分）は、ポリアリレート樹脂の外層８２となっている。このような実施形態としても、補強体８の外層８２により、補強体の耐紫外線特性が高められ、ホースの耐侯性が高められる。

なお、本実施形態の補強体８を形成するに当たっては、まずポリプロピレン樹脂の内層８１のみを押し出し成形してホース壁の外周に螺旋状に捲回してホース壁７と一体化してから、次いでポリアリレート樹脂の外層８２を押し出して、先行してホースに一体化された内層８１の外側に積層するように螺旋状に捲回し、接着材などにより接合一体化させるようにして内層８１と外層８２を積層させることが好ましい。なお、補強体の内層と外層は溶着や接着により互いに接合一体化されていることが好ましいが、外層が内層から離脱してしまわなければ、互いに非接着であっても良い。

また、上記実施形態においては、補強体が螺旋状に形成された実施形態を中心に説明したが、補強体は、複数のリング状の補強体がホース軸方向に所定の間隔を隔てて配置される形態のものであっても良い。また、補強体の断面形状は特に限定されず、かまぼこ形状や、半円形状、矩形状、山形、リブを有する形状などであっても良い。

（実施例）
実施例１として、上記第１実施形態の可撓性ホース１を製造した。
参考例２として、実施例１の補強体を、内層がＰＥＴ樹脂で外層がＰＡＲ樹脂の補強体とし、それ以外は実施例１と同様である可撓性ホースを製造した。
参考例３として、実施例１の補強体を、内層がＰＰ樹脂で外層がＰＡＲ樹脂の補強体とし、それ以外は実施例１と同様である可撓性ホースを製造した。
比較例として、実施例１の補強体を、ＰＰ樹脂製の補強体とし、それ以外は実施例１と同様である可撓性ホースを製造した。

（耐侯性試験）
実施例１、参考例２、参考例３、及び、比較例のホースを、屋外の直射日光にさらされる環境の下に配置し、経時劣化試験を行った。
試験開始後１年後に、試験ホースを回収し、補強体の状態を調べたところ、実施例１においては、補強体がやや黄変したものの、強度や剛性においては、新品と遜色ないものであった。参考例２や参考例３においても、補強体の内層のＰＰ樹脂やＰＥＴ樹脂の退色がやや見られるものの、強度や剛性においては、新品のホースと比べても若干の劣化にとどまっていた。一方、比較例のホースにおいては、補強体の表面が白くぼろぼろになっており、力をかけると補強体が折れてしまうなど、補強体の機能がかなり損なわれていた。

本発明の可撓性ホースは、耐侯性に優れ、特に屋外など、直射日光などにさらされやすい環境におかれる、送風ダクトホースや、通気ダクトなどとして、特に好ましく使用できる。また、本発明の可撓性ホースは、液体や粒状体、粉体などの移送用途にも使用できる。さらに、本発明の可撓性ホースは、ホース内部にケーブルや配管、チューブなどを挿通して、それらの保護カバーとして使用することもできる。

本発明の可撓性ホースは、例えば送風ダクトホースに使用でき、産業上の利用価値が高い。

１可撓性ホース
２条帯（ホース壁）
２１内層
２２外層
２３中間層
４螺旋状補強体
ＳＦＴホース成形軸
Ｔテープ
Ｓ２半溶融状態の樹脂ひも
Ｃ冷却装置
５条帯
６，８螺旋状補強体
７ホース壁

Claims

略円筒状に形成された可撓性のホース壁と、ホースの円筒状の形状を維持するための合成樹脂製の螺旋状補強体とを有する可撓性ホースであって、
前記合成樹脂製螺旋状補強体は、少なくとも螺旋状補強体の外表面がポリアリレート樹脂により構成されており、
前記ホース壁の外周はポリエチレンテレフタレート樹脂により構成されており、
螺旋状補強体に含まれるポリアリレート樹脂と、ホース壁のポリエチレンテレフタレート樹脂が溶着して、ホース壁の外周に螺旋状補強体が接合一体化されている
可撓性ホース。
合成樹脂製螺旋状補強体の全体がポリアリレート樹脂により構成されている請求項１に記載の可撓性ホース。
ホース壁が、最外周に位置するポリエチレンテレフタレート樹脂からなる層と、内側に位置する金属箔からなる層とを有する積層シート材により構成された請求項２に記載の可撓性ホース。