JP7119360B2

JP7119360B2 - ゴムホース

Info

Publication number: JP7119360B2
Application number: JP2017233404A
Authority: JP
Inventors: 智弘与那覇
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2017-12-05
Filing date: 2017-12-05
Publication date: 2022-08-17
Anticipated expiration: 2037-12-05
Also published as: JP2019100481A

Description

本発明は、ゴムホースに関する。

油圧で作動する建設機械や工作機械は、油圧ポンプから供給される作動油を油圧ピストンや油圧モータなどのアクチュエータに供給するためのゴムホース（油圧ホース）を備えている。
ゴムホースは、流路を形成する内面ゴム層、内面ゴム層を覆う外面ゴム層、内面ゴム層と外面ゴム層との間に設けられた、スチールワイヤ補強層および中間ゴム層を備えており、ゴムホースの長手方向の端部に継手金具が取着されている。
ところで、ゴムホースの製造時、加硫前の内面ゴム層の外周に直接ワイヤ補強層を設けると、内面ゴム層にスチールワイヤ補強層のスチールワイヤが食い込み、内面ゴム層が切れてしまう。
そこで、内面ゴム層の外周にブレード状に編組された有機繊維層を直接配置し、有機繊維層の外周にスチールワイヤ補強層を直接配置させることで、内面ゴム層にスチールワイヤ補強層のスチールワイヤが食い込むことを防止するようにしたゴムホースが提供されている。
ところで、上記の有機繊維層とスチールワイヤ補強層とは接着性がないため、内面ゴム層と、スチールワイヤ補強層およびスチールワイヤ補強層の外周に配置された中間ゴム層との接着力も低下する。
そのため、以下に説明するようにバルジと呼ばれる不具合いが発生するおそれがある。

以下バルジについて説明する。
継手金具のゴムホースへの取り付けは、継手金具のニップルの外周部とソケットの内周部との間にゴムホースの端部が挿入された状態でソケットの軸心方向に沿った加締め範囲でソケットの外周面をその半径方向内側に加締めることでなされる。
すなわち、継手金具に加締められたゴムホースの部分が半径方向に圧縮されることで反発力がゴムホースの長手方向に作用した状態となり、この反発力により内面ゴム層が有機繊維層から剥離し、あるいは、内面ゴム層と有機繊維層がスチールワイヤ補強層から剥離し、径方向内側に突出するように変形して内面ゴム層が切れるバルジと呼ばれる不具合いが生じる。
なお、ゴムホースの流路を流通する流体の温度が高温（例えば８０℃以上）になるほど、内面ゴム層と有機繊維層およびスチールワイヤ補強層との接着力が低下することから、ゴムホースの流路を流通する流体の温度が高温の場合にはバルジがさらに発生しやすくなる。

そこで、従来技術では、有機繊維層に対してディップ処理を行ない、有機繊維層と内面ゴム層との接着力、有機繊維層とスチールワイヤ補強層との接着力を向上させることで上記反発力による内面ゴム層の変形を抑制しバルジの防止を図っている。
また、特許文献１には、内面ゴム層の外周に有機繊維層が直接配置され、有機繊維層の外周に中間ゴム層が直接配置され、中間ゴム層の外周にワイヤスパイラル構造の補強層を備えるゴムホースにおいて、編組密度を４５～８０％とした有機繊維層にディップ処理を複数回行ない、内面ゴム層と有機繊維層との接着力を向上させることでバルジの防止を図ることが開示されている。
すなわち、上記特許文献１では、内層ゴム層の外周に直接有機繊維層が配置される構造のゴムホースのバルジを防止するために、有機繊維層にディップ処理を行なう点では従来技術と同様である。

特開２００３－２４７６７４号公報

しかしながら、上述した従来技術、上記特許文献１では、有機繊維層にディップ処理を行なうことから、製造工程の増加およびディップ処理の材料コストの増加を招くことになるため、製造コストの低減を図る上で改善の余地がある。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、その目的は、バルジの発生を抑制しつつ製造コストの低減を図る上で有利なゴムホースを提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明は、流路を形成する内面ゴム層と、前記内面ゴム層の外周に直接配置されたブレード状に編組された有機繊維層と、前記有機繊維層の外周に直接配置されたスチールワイヤ補強層とを備えるゴムホースであって、前記有機繊維層の編組密度が１０％以上４０％以下であることを特徴とする。

本発明によれば、内面ゴム層の外周に直接配置されたブレード状に編組された有機繊維層の編組密度を１０％以上４０％以下とすることで、スチールワイヤ補強層が加硫前の内面ゴム層に食い込むことで製造不良が発生することを抑制するできることは無論のこと、ゴムホースの加硫工程時に内面ゴム層のゴムが有機繊維層の網目から吹き出してスチールワイヤ補強層に接着することで内面ゴム層と有機繊維層とスチールワイヤ補強層との接着力が向上する。
そのため、継手金具に加締められたゴムホースの内面ゴム層が切れるバルジの発生を抑制できると共に、有機繊維層のディップ処理を省略できるので製造コストの低減を図る上で有利となる。

実施の形態のゴムホースの一部を切り欠いて示す斜視図である。実施の形態のゴムホースをその軸線と直交する方向で破断した断面図である。実験結果を示す図である。

次に、実施の形態に係るゴムホースについて図面を参照して説明する。
図１、図２に示すように、ゴムホース１０は、内面ゴム層１２と、外面ゴム層１４と、それら内面ゴム層１２と外面ゴム層１４との間に配置された有機繊維層１６、スチールワイヤ補強層１８、中間ゴム層２０とを備えている。
内面ゴム層１２は、流体の流路を形成するものである。
有機繊維層１６は、内面ゴム層１２の外周に直接配置されブレード状に編組されている。
有機繊維層１６は、編組密度が１０％以上４０％以下である。
有機繊維層１６は、ナイロン、ポリエステル、アラミド、綿、ビニロンから選択された材料からなる糸材、または、それらの材料からなる混紡糸を使用している。
有機繊維層１６の形成は、鉄製のマンドレルの外周に内面ゴム層１２を形成したのち、内面ゴム層１２の外周に糸材をブレード状に編組することで行っている。

スチールワイヤ補強層１８は少なくとも有機繊維層１６の外周に直接配置された１つのスチールワイヤ補強層１８を備えている。
本実施の形態では、有機繊維層１６の外周に直接配置された第１スチールワイヤ補強層１８Ａに加え、第２スチールワイヤ補強層１８Ｂ、第３スチールワイヤ補強層１８Ｃ、第４スチールワイヤ補強層１８Ｄの合計４層のスチールワイヤ補強層１８が設けられており、それら第１～第４スチールワイヤ補強層１８Ａ～１８Ｄは、合計３層の中間ゴム層２０である第１～第３中間ゴム層２０Ａ～２０Ｃを介して設けられている。
第１～第４スチールワイヤ補強層１８Ａ～１８Ｄは、スチールワイヤをスパイラル状に巻き付けるようにして形成されており、第１、第３スチールワイヤ補強層１８Ａ、１８Ｃのスパイラル方向と、第２，第４スチールワイヤ補強層１８Ｂ、１８Ｄのスパイラル方向とは、それぞれホース軸線方向に対して逆方向に巻回され、各スチールワイヤ補強層１８間でスチールワイヤが互いに交差するように配置されている。

具体的に説明すると、第１中間ゴム層２０Ａは、第１スチールワイヤ補強層１８Ａの外周に直接配置されている。
第２スチールワイヤ補強層１８Ｂは、第１中間ゴム層２０Ａの外周に直接配置されている。
第２中間ゴム層２０Ｂは、第２スチールワイヤ補強層１８Ｂの外周に直接配置されている。
第３スチールワイヤ補強層１８Ｃは、第２中間ゴム層２０Ｂの外周に直接配置されている。
第３中間ゴム層２０Ｃは、第３スチールワイヤ補強層１８Ｃの外周に直接配置されている。
第４スチールワイヤ補強層１８Ｄは、第３中間ゴム層２０Ｃの外周に直接配置されている。
外面ゴム層１４は、第４スチールワイヤ補強層１８Ｄの外周に直接配置されている。
内面ゴム層１２の材料は、ＮＢＲ：ニトリルゴムである。
中間ゴム層２０の材料は、ＮＢＲ：ニトリルゴムである。
外面ゴム層１４の材料は、ＣＲ：クロロプレンゴムである。
また、各スチールワイヤ補強層１８のスチールワイヤの表面はブラス（真鍮）めっきされ、加硫工程時における内面ゴム層１２、中間ゴム層２０、外面ゴム層１４との接着性が高められている。

次に作用効果について説明する。
本実施の形態では、内面ゴム層１２の外周に直接配置されたブレード状に編組された有機繊維層１６の編組密度を１０％以上４０％以下とした。
したがって、ゴムホース１０の製造時、有機繊維層１６の外周に直接配置された第１スチールワイヤ補強層１８が加硫前の内面ゴム層１２に食い込むことで製造不良が発生することを抑制する上で有利となる。
また、ゴムホース１０の加硫工程時に内面ゴム層１２のゴムが有機繊維層１６の網目から吹き出して第１スチールワイヤ補強層１８Ａに接着することで、内面ゴム層１２と有機繊維層１６と第１スチールワイヤ補強層１８Ａとの接着力が向上する。
そのため、内面ゴム層１２と有機繊維層１６と第１スチールワイヤ補強層１８Ａとが強固に接着されているので、継手金具に加締められたゴムホース１０の部分が半径方向に圧縮されることで反発力がゴムホース１０の長手方向に作用した状態となっても、内面ゴム層１２が有機繊維層１６から剥離し、あるいは、内面ゴム層１２と有機繊維層１６がスチールワイヤ補強層１８から剥離し、径方向内側に突出するように変形して内面ゴム層１２が切れるバルジの発生を抑制する上で有利となる。
そのため、従来技術、特許文献１のように有機繊維層１６にディップ処理を行なうことなく、バルジの発生を抑制できるため、製造工程の簡素化、ディップ処理に必要な材料コストの低減を図れ、ゴムホース１０の製造コストの低減を図る上で有利となる。

なお、有機繊維層１６の編組密度が１０％を下回ると、有機繊維層１６の網目の寸法が大きくなりすぎるため、ゴムホース１０の加硫工程時に有機繊維層１６の網目から吹き出した内面ゴム層１２のゴムによって内面ゴム層１２と第１スチールワイヤ補強層１８Ａとの接着力を確保するできる反面、ゴムホース１０の製造時、第１スチールワイヤ補強層１８Ａが加硫前の内面ゴム層１２に食い込みやすくなり、ゴムホース１０の製造不良を防止する上で不利となる。
また、有機繊維層１６の編組密度が４０％を上回ると、有機繊維層１６の網目の寸法が小さくなりすぎるため、ゴムホース１０の製造時、第１スチールワイヤ補強層１８Ａが加硫前の内面ゴム層１２に食い込むことを抑制できる反面、ゴムホース１０の加硫工程時に有機繊維層１６の網目から内面ゴム層１２のゴムが吹き出しにくくなり、内面ゴム層１２と第１スチールワイヤ補強層１８Ａとの接着力を確保する上で不利が生じ、バルジを抑制する上で不利となる。
なお、有機繊維層１６の編組密度を２０％以上３０％以下とすると、編組密度の製造時のばらつきが生じた場合であっても、編組密度を１０％以上４０％以下の範囲内とする上で有利となる。

次に図３を参照して実施例、比較例、従来例について説明する。
実施例１～６、比較例１～３、従来例１、２のゴムホース１０は、それらの基本的な構造、材料、各部の寸法が以下のように共通となるように作成し、スチールワイヤ補強層１８および中間ゴム層２０の層数は前述した実施の形態と同様とした。
また、後述するように、有機繊維層１６の編組密度、ディップ処理の有無および回数、有機繊維層１６の外周に配置する層間ゴム層の有無の条件を変更して実施例１～６、比較例１～３、従来例１、２のゴムホース１０を作成した。
（ゴムホース１０）
内面ゴム層１２の材料：ＮＢＲ：ニトリルゴム
内面ゴム層１２の厚さ：１．８ｍｍ
内面ゴム層１２の内径：１９ｍｍ
有機繊維層１６の材料：ポリエステル
有機繊維層１６の厚さ：０．３ｍｍ
第１～第４スチールワイヤ補強層１８の材料：ブラスメッキしたスチールワイヤ
第１～第４スチールワイヤ補強層１８を構成するスチールワイヤの直径：０．５ｍｍ
第１～第３中間ゴム層２０の材料：ＮＢＲ：ニトリルゴム
第１～第３中間ゴム層２０の厚さ：０．３ｍｍ
外面ゴム層１４の材料：ＣＲ：クロロプレンゴム
外面ゴム層１４の厚さ：１．２ｍｍ
層間ゴム層の材料：ＮＢＲ：ニトリルゴム
層間ゴム層の厚さ：０．３ｍｍ

評価項目は以下の４つとした。
（１）スチールワイヤ補強層１８の内面ゴム層１２への食い込みの有無
鉄製のマンドレルの外周に内面ゴム層１２を形成したのち、内面ゴム層１２の外周に糸材をブレード状に編組して有機繊維層１６を形成し、有機繊維層１６の外周に第１スチールワイヤ補強層１８Ａを形成したときに第１スチールワイヤ補強層１８Ａの内面ゴム層１２への食い込みが発生するか否かを目視にて確認した。

（２）バルジ発生の有無
両端に継手金具が加締められたゴムホース１０の内部に試験油を封入し、両端の継手金具を密栓し、１２０℃雰囲気下の恒温槽内に放置（１６８時間）したのち、ゴムホース１０内部の試験油を除去し、バルジの有無を目視にて確認した。

（３）内面ゴム層１２の接着力
ＪＩＳＫ６３３０－６「ゴム及びプラスチックホース－第６部：層間はく離強さの求め方」に基づきタイプ５の試験片を用いて内面ゴム層１２と共に有機繊維層１６を第１スチールワイヤ補強層１８Ａから剥離したときの層間はく離強さを内面ゴム層１２の接着力として測定した。

（４）製造工数
比較例１の製造工程を基準として製造工数が減ったか増えたかを評価した。

（実施例１）
実施例１は、有機繊維層１６の編組密度を１０％とし、請求項１の１０％以上４０％以下の規定を満たすものである。
また、有機繊維層１６のディップ処理は行わない。
また、有機繊維層１６の外周に層間ゴム層を形成しない。

（実施例２）
実施例２は、有機繊維層１６の編組密度を２０％とし、請求項１の１０％以上４０％以下の規定を満たすものである。
また、有機繊維層１６のディップ処理は行わない。
また、有機繊維層１６の外周に層間ゴム層を形成しない。

（実施例３）
実施例３は、有機繊維層１６の編組密度を３０％とし、請求項１の１０％以上４０％以下の規定を満たすものである。
また、有機繊維層１６のディップ処理は行わない。
また、有機繊維層１６の外周に層間ゴム層を形成しない。

（実施例４）
実施例４は、有機繊維層１６の編組密度を４０％とし、請求項１の１０％以上４０％以下の規定を満たすものである。
また、有機繊維層１６のディップ処理は行わない。
また、有機繊維層１６の外周に直接層間ゴム層を形成しない。

（実施例５）
実施例５は、有機繊維層１６の編組密度を１０％とし、請求項１の１０％以上４０％以下の規定を満たすものである。
また、有機繊維層１６に１回のディップ処理を行った。
ディップ処理は、濃度３％のスチレン・ブタジエン系ラテックスからなるディップ液に一回浸漬することで行った。
また、有機繊維層１６の外周に層間ゴム層を形成しない。

（実施例６）
実施例６は、有機繊維層１６の編組密度を１０％とし、請求項１の１０％以上４０％以下の規定を満たすものである。
また、有機繊維層１６のディップ処理は行わない。
また、有機繊維層１６の外周に直接層間ゴム層を形成した。

（比較例１）
比較例１は、有機繊維層１６の編組密度を６０％とし、請求項１の１０％以上４０％以下の規定を上回るものである。
また、有機繊維層１６に１回のディップ処理を行った。
ディップ処理は、濃度３％スチレン・ブタジエン系ラテックスからなるディップ液に一回浸漬することで行った。
また、有機繊維層１６の外周に直接層間ゴム層を形成した。

（比較例２）
比較例２は、有機繊維層１６の編組密度を５０％とし、請求項１の１０％以上４０％以下の規定を上回るものである。
また、有機繊維層１６のディップ処理は行わない。
また、有機繊維層１６の外周に層間ゴム層を形成しない。

（比較例３）
比較例３は、有機繊維層１６の編組密度を５％とし、請求項１の１０％以上４０％以下の規定を下回るものである。
また、有機繊維層１６のディップ処理は行わない。
また、有機繊維層１６の外周に層間ゴム層を形成しない。

（従来例１）
従来例１、２は、有機繊維層１６の編組密度を特許文献１（特開２００３－２４７６７４号公報）における範囲内である４５％以上８０％以下の範囲内に設定したものであり、ゴムホース１０の構造自体は実施例１～４と同じである。
従来例１は、有機繊維層１６の編組密度を４５％とし、請求項１の１０％以上４０％以下の規定を上回るものである。
また、有機繊維層１６に２回のディップ処理を行った。
ディップ処理は、濃度３％、６％のスチレン・ブタジエン系ラテックスからなるディップ液にそれぞれ一回ずつ浸漬することで行った。
また、有機繊維層１６の外周に層間ゴム層を形成しない。

（従来例２）
従来例１は、有機繊維層１６の編組密度を７０％とし、請求項１の１０％以上４０％以下の規定を上回るものである。
また、従来例１と同様に２回のディップ処理を行った。
また、有機繊維層１６の外周に層間ゴム層を形成しない。

次に、実施例、比較例、従来例の評価について説明する。
なお、以下では、比較例１を比較対象として説明する。
実施例１～６は、何れも第１スチールワイヤ補強層１８Ａの内面ゴム層１２への食い込みが無い。
実施例１～６は、何れもバルジが発生していない。
実施例１～６は、何れも比較例１に対して内面ゴム層１２の内面ゴム層１２の接着力が優れている。
実施例１～４は、何れもディップ処理を行なわず、かつ、層間ゴム層を設けないため、比較例１に対して製造工数が大幅に低減されている。
実施例５，６は、ディップ処理の実施、層間ゴム層の形成の何れか一方を省くため、比較例１に対して製造工数を低減する効果が低下している。

比較例１は、有機繊維層１６の編組密度が６０％であり、請求項１の１０％以上４０％以下の規定を上回るため、有機繊維層１６の網目の大きさが請求項１の規定範囲よりも小さく、内面ゴム層１２が網目から吹き出しにくい。
一方、ディップ処理を行ない、層間ゴム層を形成したので、内面ゴム層１２の接着力がある程度確保されている。
そのため、スチールワイヤ補強層１８の内面ゴム層１２への食い込みは無く、バルジも発生していない。

比較例２は、有機繊維層１６の編組密度が５０％であり、請求項１の１０％以上４０％以下の規定を上回るため、有機繊維層１６の網目の大きさが請求項１の規定範囲よりも小さく、内面ゴム層１２が網目から吹き出しにくい。
また、ディップ処理を行なわず、層間ゴム層も形成していないので、内面ゴム層１２の接着力が比較例１よりも弱い。
そのため、スチールワイヤ補強層１８の内面ゴム層１２への食い込みは無いものの、バルジが発生しており、また、バルジの発生により内面ゴム層１２の接着力が評価外となっている。

比較例３は、有機繊維層１６の編組密度が５％であり、請求項１の１０％以上４０％以下の規定を大きく下回るため、有機繊維層１６の網目の大きさが非常に大きい。
また、ディップ処理を行なわず、層間ゴム層も形成していない。
有機繊維層１６の網目の大きさが非常に大きいため、第１スチールワイヤ補強層１８Ａが内面ゴム層１２に食い込むことから、ホース製造が出来ないため、内面ゴム層１２の接着力が評価外となっている。

従来例１、２は、有機繊維層１６の編組密度が４５％、７０％であり、請求項１の１０％以上４０％以下の規定を上回っているため、有機繊維層１６の網目の網目が小さくゴムホース１０の加硫工程時に有機繊維層１６の網目から吹き出した内面ゴム層１２のゴムによって内面ゴム層１２と第１スチールワイヤ補強層１８Ａとの接着力を確保しにくい。
そのため、従来例１、２の何れも２回のディップ処理を行っているにも拘わらず、内面ゴム層１２の接着力が実施例１～４の何れに対しても弱いものとなっており、特に従来例１ではバルジの発生の前兆現象である内面ゴム層１２の膨れが認められ、バルジの発生を抑制する上で不利である。
また、２回のディップ処理を要するため、製造コストの低減を図る上で不利である。

以上説明したように、比較例１～３、従来例１、２に比較して、実施例１～６は、何れも第１スチールワイヤ補強層１８Ａの内面ゴム層１２への食い込みが無く、バルジが発生しておらず、製造工数を低減する上で有利であることが確認された。

１０ゴムホース
１２内面ゴム層
１４外面ゴム層
１６有機繊維層
１８スチールワイヤ補強層
１８Ａ第１スチールワイヤ補強層
１８Ｂ第２スチールワイヤ補強層
１８Ｃ第３スチールワイヤ補強層
１８Ｄ第４スチールワイヤ補強層
２０Ａ第１中間ゴム層
２０Ｂ第２中間ゴム層
２０Ｃ第３中間ゴム層

Claims

流路を形成する内面ゴム層と、前記内面ゴム層の外周に直接配置されたブレード状に編組された有機繊維層と、前記有機繊維層の外周に直接配置されたスチールワイヤ補強層とを備えるゴムホースであって、
前記有機繊維層の編組密度が２０％以上３０％以下であり、
前記有機繊維層はディップ処理が施されていない、
ことを特徴とするゴムホース。
前記有機繊維層は、ナイロン、ポリエステル、アラミド、綿、ビニロンから選択された材料からなる糸材、または、それらの材料からなる混紡糸を使用している、
ことを特徴とする請求項１記載のゴムホース。