JP6543915B2 - ホース用補強糸の製造方法およびホースの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ホース用補強糸の製造方法およびホースの製造方法に関し、さらに詳しくは、材料コストを低減しつつ、ホースの耐久性および屈曲性の向上とホースの製造し易さを確保できるホース用補強糸の製造方法およびホースの製造方法に関するものである。

ホースには、その用途やホースに要求される様々な性能（耐久性、屈曲性、切断強度など）に応えるために繊維補強層が埋設されている。例えば、冷媒用高圧ホースにおいて、内面ゴム層と外面ゴム層との間に２層のスパイラル編組構造の繊維補強層が介設されたホースが提案されている（特許文献１参照）。特許文献１で提案されているホースでは、繊維補強層を構成する補強糸として、種々の材質が提示されている。

特許文献１では、コストの観点から補強糸の材質としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）繊維が推奨されている（段落００２０参照）。コストの観点を無視すれば、ホースに要求される種々の性能を向上させるには、ＰＥＮ（ポリエチレン−２，６−ナフタレート）繊維を用いる方が望ましい。しかしながら、ＰＥＮ繊維はＰＥＴ繊維に比して流通量が格段に少なく、コストが非常に割高になる。そのため、ホース用補強糸としてＰＥＮ繊維を用いることは現実的ではなかった。

特開２００６−３０７９８７号公報

本発明の目的は、材料コストを低減しつつ、ホースの耐久性および屈曲性の向上とホースの製造し易さを確保できるホース用補強糸の製造方法およびホース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ホース用補強糸の製造方法は、ホースの最内面層と最外面層との間に介設されるスパイラル編組構造の繊維補強層を構成するホース用補強糸の製造方法において、ＰＥＮ繊維とＰＥＴ繊維とを撚り合わせて、ＰＥＮ繊維の繊度比率を５０％以上にした撚り糸を形成し、この撚り糸に接着液を付与する接着液付与工程と、この接着液を加熱乾燥させるドライ工程と、乾燥させた接着液を加熱して硬化を促進させるノルマライジング工程とを行なって補強糸を製造し、このノルマライジング工程では、前記撚り糸に糸長手方向に２％以上の収縮を生じさせないテンションを負荷し続けることを特徴とする。

本発明のホースの製造方法は、上記に記載のホース用補強糸の製造方法により前記補強糸を製造し、この補強糸で構成されたスパイラル編組構造の繊維補強層を２層以上、ホースを構成する最内面層と最外面層との間に介設する工程を有することを特徴とする。

本発明のホース用補強糸の製造方法によれば、補強糸が、ＰＥＮ繊維とＰＥＴ繊維とを撚り合わせて形成されているので、ＰＥＮ繊維のみで形成された補強糸に比して材料コストを低減できる。一方で、補強糸におけるＰＥＮ繊維の繊度比率を５０％以上にするとともに、ノルマライジング工程では、ＰＥＮ繊維とＰＥＴ繊維とを撚り合わせて形成した撚り糸に糸長手方向に２％以上の収縮を生じさせないテンションを負荷し続けることにより、ＰＥＴ繊維の特性をＰＥＮ繊維に近づけることができる。即ち、ＰＥＴ繊維のみで形成された補強糸に比して、切断強度を向上させ、中間伸びおよび乾熱収縮率を適切な範囲に設定し易くなる。そのため、この補強糸によってホースのスパイラル編組構造の繊維補強層を構成することで、ホースの耐久性および屈曲性の向上とホースの製造し易さを確保するには有利になる。

本発明のホース用補強糸の製造方法では、例えば、前記ＰＥＮ繊維およびＰＥＴ繊維の太さを同じにする。これにより、特性の異なるそれぞれの繊維をバランスさせ易くなるので、補強糸の性能が安定する。

前記補強糸の１３５℃における１．２ｃＮ／ｄｔｅｘ時の中間伸びを、例えば、０．４％以上５．０％以下にする。これにより、ホースの性能をより向上させ易くなる。

本発明のホースの製造方法では、例えば、前記繊維補強層どうしの間に中間ゴム層を介設させずに互いを直接接触させて積層する。これにより、ホースの材料コストが低減するとともに、ホースの軽量化および屈曲性向上を図ることができる。

本発明により製造されるホースの一部を切り欠いて内部構造を例示する説明図である。 補強糸を拡大して例示する説明図である。 補強糸の接着処理工程を例示する説明図である。

以下、本発明のホース用補強糸の製造方法およびホース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に例示する本発明により製造されるホース１は、最内面層２と最外面層３との間にスパイラル編組構造の内側繊維補強層４および外側繊維補強層５が介設されている。最内面層２の材質は、ホース１の流通させる流体の種類等によって決定される。

最内面層２の材質としては例えば、ブチルゴム（ＩＩＲ）、塩素化ブチルゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ）、臭素化ブチルゴム（Ｂｒ−ＩＩＲ）、臭素化イソブチレン−コ−パラ−メチルスチレン（ＢＩＭＳ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＨＮＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン−イソプレンゴム（ＮＢＩＲ）、アクリロニトリル−イソプレンゴム（ＮＩＲ）等が挙げられ、１種単独で用いても、２種以上を混合して用いてもよい。

これらの材質のうち、最適なゴム材料は用途によって異なるが、例えば、冷媒輸送用ホースの場合、耐冷媒透過性の観点から、ブチルゴム（ＩＩＲ）、塩素化ブチルゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ）、臭素化ブチルゴム（Ｂｒ−ＩＩＲ）、臭素化イソブチレン−コ−パラ−メチルスチレン（ＢＩＭＳ）を用いることが好ましい。

最内面層２は、ゴム単独で形成されていてもよいが、ホース１の用途やホース１に要求される性能等に応じて、各種添加剤を含有させたゴム組成物により形成されていてもよい。この添加剤としては例えば、加硫剤、加硫促進剤、充填剤、補強剤、可塑剤、老化防止剤、軟化剤、粘着付与剤、滑剤、分散剤、加工助剤等を挙げることができる。

最内面層２の層厚は、ホース１の用途やホース１に要求される性能等に応じて任意の層厚を設定することができるが、例えば０．５ｍｍ〜４．０ｍｍ程度である。

最外面層３の材質としては例えば、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、塩素化ブチルゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ）、臭素化ブチルゴム（Ｂｒ−ＩＩＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）等が挙げられ、１種単独で用いても、２種以上を混合して用いてもよい。

これらの材質うち、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）を用いることが、耐候性、耐熱性、耐水分透過性に優れるので好ましい。

最外面層３は、ゴム単独で形成されていてもよいが、ホース１の用途、ホース１に要求される性能等に応じて、各種添加剤を含有させたゴム組成物により形成されていてもよい。この添加剤としては、最内面層２を形成するゴム組成物として上記で例示した各種添加剤が挙げられる。

最外面層３の層厚は、ホース１の用途、ホース１に要求される性能等に応じて任意の層厚にすることができるが、０．５ｍｍ〜３．０ｍｍ程度である。

内側繊維補強層４と外側繊維補強層５を構成するそれぞれの補強糸６は、ホース１の筒軸方向に対して所定の編組角度で傾斜させるように配置されている。積層されて隣り合う内側繊維補強層４および外側繊維補強層５では、それぞれの補強糸６の編組角度がホース１の筒軸方向に対して対称になっている。

この実施形態では、内側繊維補強層４と外側繊維補強層５とは互いが直接接触していて、両者の間には中間ゴム層が介在していないが、中間ゴム層を介在させることもできる。中間ゴム層を省略すると、ホース１の材料コストが低減するとともに、ホース１の軽量化および屈曲性向上を図ることができる。この実施形態では、内側繊維補強層４および外側繊維補強層５の２層の繊維補強層が設けられているが、ホース１に要求される性能等によって３層以上にすることもある。

補強糸６は後述する本発明の製造方法により製造される。この補強糸６は図２に例示するように、ＰＥＮ繊維（フィラメント糸）６ａとＰＥＴ繊維（フィラメント糸）６ｂとを撚り合わせて形成されている。補強糸６におけるＰＥＮ繊維６ａの繊度比率は５０％以上になっている。

この実施形態では、２本のＰＥＮ繊維６ａと１本のＰＥＴ繊維６ｂとを撚り合わせて形成されているが、撚り合わせるフィラメント糸の数は、４本以上にすることもでき、例えば、３本〜６本のフィラメント糸を撚り合わせて補強糸６を形成する。片撚りおよび諸撚りのいずれも採用することができる。補強糸６におけるＰＥＮ繊維６ａの繊度比率の上限は例えば８０％にする。

ＰＥＮ繊維６ａおよびＰＥＴ繊維６ｂの太さは例えば、５００ｄｔｅｘ〜３５００ｄｔｅｘ程度である。ＰＥＮ繊維６ａとＰＥＴ繊維６ｂとは異なる太さにすることもできるが、同じ太さにすると、特性の異なるそれぞれの繊維をバランスさせ易くなるので、補強糸６の性能が安定する。

ホース１には、上述した最内面層２、最外面層３および繊維補強層４、５の他に、例えば適宜、以下に示す樹脂層を備えることもできる。

樹脂層を形成する樹脂材料としては、例えば、ポリアミド系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、フッ素系樹脂、塩ビ系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリメタクリレート系樹脂、ポリビニル系樹脂等が挙げられ、１種単独で用いても、２種以上を混合して用いてもよい。

これらの材質のうち、最適な樹脂材料はホース１の用途によって異なるが、例えば、自動車エアコンホース用途の場合、耐冷媒透過性に特に優れるのでポリアミド系樹脂を用いるのが好ましく、具体的には、ナイロン６（Ｎ６）とナイロン１１（Ｎ１１）との混合樹脂（ブレンド）を用いるのがより好ましい。

以下、本発明のホース用補強糸の製造方法の手順を説明する。

まず、ＰＥＮ繊維６ａとＰＥＴ繊維６ｂとを撚り合わせて、ＰＥＮ繊維６ａの繊度比率を５０％以上にした撚り糸７を形成する。次いで、この撚り糸７を図３に例示するドラム８ａに巻き取っておく。

次いで、ドラム８ａから撚り糸７を繰り出して、順に、接着液付与工程Ｐ１、ドライ工程Ｐ２、ノルマライジング工程Ｐ３を行なう接着処理工程を経て補強糸６を製造し、製造した補強糸６を別のドラム８ｂに巻き取る。それぞれの工程Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３では、撚り糸７に対して独自に糸長手方向に所定のテンションを負荷することができる。

接着液付与工程Ｐ１では、撚り糸７に接着液Ｗを付与する。例えば、接着液Ｗを貯留した貯留槽に撚り糸７を浸漬させて接着液Ｗを付与する。適宜の塗布手段によって撚り糸７に接着液Ｗを付与することもできる。接着液Ｗとしては、例えばＲＦＬ（レゾルシン・ホルマリン・ラテックス）系の接着液を用いる。この接着液によれば、ＰＥＮ繊維６ａを使用した補強糸６と、ゴムとの接着性が一段と良好になる。

ドライ工程Ｐ２では、付与した接着液Ｗを加熱乾燥させる。加熱温度は例えば１００℃〜１７０℃であり、所要時間は例えば２０秒〜３００秒である。

ノルマライジング工程Ｐ３では、乾燥させた接着液Ｗを加熱して硬化を促進させる。加熱温度は例えば１８０℃〜２５０℃であり、所要時間は例えば２０秒〜６００秒である。

ノルマライジング工程Ｐ３では、撚り糸７に糸長手方向に２％以上の収縮を生じさせないテンションを負荷し続ける。撚り糸７に糸長手方向にまったくテンションを負荷しないと、自由に熱収縮して収縮量が過大になる。そのため、糸長手方向に負荷するテンションを制御して、撚り糸７には糸長手方向に２％以上の収縮を生じさせないようにする。例えば、撚り糸７の糸長手方向の伸びがマイナス２％〜プラス１％の範囲になるようにテンションを負荷し続ける。伸びがマイナス２％とは、２％収縮することを意味する。

ＰＥＮ繊維６ａについては、ノルマライジング工程Ｐ３のテンション条件が特性に大きく影響することはない。一方で、ＰＥＴ繊維６ｂについては、ノルマライジング工程Ｐ３のテンション条件が特性に大きく影響する。ＰＥＮ繊維６ａとＰＥＴ繊維６ｂとを撚り合わせた補強糸６に、ＰＥＮ繊維６ａのみからなる補強糸と同等の性能を発揮させるためには、ノルマライジング工程Ｐ３のテンション条件が極めて重要になる。

本願発明の発明者は、ノルマライジング工程Ｐ３における上述の適切なテンション条件を見出して、補強糸６の性能をＰＥＮ繊維６ａのみからなる補強糸と同等の性能を発揮させることを可能にした。換言すると、ＰＥＮ繊維６ａとＰＥＴ繊維６ｂとを撚り合わせて補強糸６を形成しても、ノルマライジング工程Ｐ３のテンション条件が適切でなければ、十分な性能を得ることができない。

本発明により製造した補強糸６によれば、ＰＥＴ繊維６ｂのみで形成された補強糸に比して、切断強度を向上させ、中間伸びおよび乾熱収縮率を適切な範囲に設定し易くなる。即ち、ＰＥＮ繊維６ａのみで形成された補強糸に近似した性能を確保できる。それ故、この補強糸６によりホース１のスパイラル編組構造の繊維補強層４、５を構成することで、ホース１の耐久性および屈曲性の向上とホースの製造し易さを確保するには有利になる。

また、補強糸６はＰＥＮ繊維６ａとＰＥＴ繊維６ｂとを撚り合わせて形成されているので、ＰＥＮ繊維６ａのみで形成された補強糸に比して材料コストを低減できる。尚、補強糸６におけるＰＥＮ繊維６ａの繊度比率を５０％以上にしなければ、切断強度を十分に向上させることができず、中間伸びおよび乾熱収縮率を適切な範囲にすることも困難になる。

補強糸６の１３５℃における１．２ｃＮ／ｄｔｅｘ時の中間伸びを、例えば、０．４％以上５．０％以下にする。これにより、ホース１の屈曲性および製造し易さが一段と向上する。

１１００ｄｔｅｘのフィラメント糸を３本撚り合わせて表１に例示するように７種類の補強糸（従来例１、２、比較例１、２、実施例１〜３）を製造した。フィラメント糸をＳ撚りにして、撚り数は長さ１０ｃｍ当たり１０回にした。従来例１はＰＥＴ繊維からなる３本のフィラメント糸により形成した。従来例２はＰＥＮ繊維からなる３本のフィラメント糸により形成した。比較例１はＰＥＴ繊維からなる２本のフィラメント糸とＰＥＮ繊維からなる１本のフィラメント糸により形成した。比較例２および実施例１〜３は、ＰＥＴ繊維からなる１本のフィラメント糸とＰＥＮ繊維からなる２本のフィラメント糸により形成した。それぞれの補強糸はＲＦＬ接着液を用いた接着処理をして、ノルマライジング工程での伸びを表１に示す伸びになるようにテンションを制御して負荷し続けた。表中のマイナスの伸びは収縮を意味する。

それぞれの補強糸について、切断強度、中間伸び、乾熱収縮率を測定し、その結果を表１に示す。また、材料コストを評価し、併せて表１に示す。切断強度は数値が大きい程よく、ホースの耐久性が向上する。切断強度は２０５Ｎ以上が好ましい。中間伸びおよび乾熱収縮率は数値が小さい程よく、ホースの製造し易さが向上する。また、中間伸びは０．４％〜５．０％がホースの屈曲性等の観点から好ましい。乾熱収縮率の好ましい範囲は１．５％〜６．０％である。材料コストの評価は◎が安価で非常に好ましく、〇がリーズナブルで好ましく、×が高価で好ましくないことを示している。

表１の結果から実施例１〜３は、材料コストを抑えつつ、切断強度、中間伸び、乾熱収縮率が適切な範囲にあることが分かる。

１ ホース
２ 最内面層
３ 最外面層
４ 内側繊維補強層
５ 外側繊維補強層
６ 補強糸
６ａ ＰＥＮ繊維（フィラメント糸）
６ｂ ＰＥＴ繊維（フィラメント糸）
７ 撚り糸
８ａ、８ｂ ドラム
Ｐ１ 接着液付与工程
Ｐ２ ドライ工程
Ｐ３ ノルマライジング工程
Ｗ 接着液

Claims (5)

1. ホースの最内面層と最外面層との間に介設されるスパイラル編組構造の繊維補強層を構成するホース用補強糸の製造方法において、
   ＰＥＮ繊維とＰＥＴ繊維とを撚り合わせて、ＰＥＮ繊維の繊度比率を５０％以上にした撚り糸を形成し、この撚り糸に接着液を付与する接着液付与工程と、この接着液を加熱乾燥させるドライ工程と、乾燥させた接着液を加熱して硬化を促進させるノルマライジング工程とを行なって補強糸を製造し、このノルマライジング工程では、前記撚り糸に糸長手方向に２％以上の収縮を生じさせないテンションを負荷し続けることを特徴とするホース用補強糸の製造方法。
2. 前記ＰＥＮ繊維およびＰＥＴ繊維の太さが同じである請求項１に記載のホース用補強糸の製造方法。
3. 前記補強糸の１３５℃における１．２ｃＮ／ｄｔｅｘ時の中間伸びを０．４％以上５．０％以下にする請求項１または２に記載のホース用補強糸の製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のホース用補強糸の製造方法により前記補強糸を製造し、この補強糸で構成されたスパイラル編組構造の繊維補強層を２層以上、ホースを構成する最内面層と最外面層との間に介設する工程を有するホースの製造方法。
5. 前記繊維補強層どうしの間に中間ゴム層を介設させずに、互いを直接接触させて積層する請求項４に記載のホースの製造方法。

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