JPH03194281A - 耐熱ウォーターホース - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は高温にさらされる自動車用などの耐熱ウォータ
ーホースに関するものである。本発明の耐熱つＡ−ター
ホースは自動車用などのウォータホース、すなわちラジ
ェーターホース、ヒータホース、バイパスホースなどと
しての使用に適する。

［従来技術］ 従来の自動車用ウォーターホースとして、第９図に示す
ようなつｌ−ターホース１００が知られている。

このウォーターホース１００は、硫黄加硫エヂレンープ
ロピレンージエン三元共重合体く以下、ＥＰＤＭという
。）などからなる内層１１０と、この内層１１０上に一
体的に設けられたポリエステル、ナイロン、レーヨンな
どの補強糸１２０を編組してなる編組層と、この編組層
上に一体的に被覆された硫黄加硫ＥＰＤＭなどからなる
外層１３０と、からなる。

［発明が解決しようとする課題］ 最近、自動車のエンジンの高性能化ににっで、ウォータ
ーホース内に導入される冷却水の温度は高温化する傾向
にある。また、自動車のエンジンルームが小型化し、か
つ前輪駆動式の自動車、自動変速装置を装備した自動車
、パワーステアリング装置を装備した自動車が増加する
に伴い、エンジンルーム内の配管が複雑化し、自動車用
ウォーターホースはエキゾーストパイプの近傍に装備さ
れる傾向にある。

ウォーターボースが自動車のエンジンルーム内の高温に
さらされる部位に装備されるこのような傾向に対応する
ため、第１０図に示すようなシリコンゴムなとからなる
プロテクター２００を従来のウォーターホース１００に
組付けたアッセンブリーホースか増加している。

このようなプロテクター２００を形成するシリコンゴム
などの材料は、高価であり、かつプロテクター２００を
ウォーターホース１００に組付ける加工費もかかるため
、上記のようなアッセンブリボースの製造コストは高い
ものである。

また、ウォーターホースをエキゾーストパイプの近傍に
装鑞する傾向が、将来さらに進行した場合、かかるプロ
テクター２００を組付けたアッセンブリーホースといえ
ども、エキゾーストパイプからの輻射熱に耐えられなく
なる恐れがある。

本発明は上記の問題を解決するために開発されたもので
あり、シリコンゴムなどからなるプロテクターを組付Ｃ
プな（ブればならないような高温化に対応できる耐熱ウ
ォーターボースを提供することを目的とするものである
。

［課題を解決するための手段］ 本発明の耐熱ホースは、過酸化物加硫されたエチレンプ
ロピレン系共重合体で形成されたホス本体と、該ホース
本体内に埋設されたメタ系芳香族ポリアミド繊維収束体
からなる補強糸をブレト編みまたはスパイラル編みで編
組した補強層と、からなることを特徴とする耐熱ウォー
ターホスである。この耐熱ウォーターホースは、自動車
のエンジンルーム内におりる１５０℃以上の耐熱性をも
つ。

このような高耐熱性および高耐久性をウォーターホース
に与えるためには、耐熱ウォーターホスのホース本体を
過酸化物加硫されたエチレンプロピレン系共重合体（以
下、ＥＰＭという。）またはＥＰＤＭ　（ＥＰＭに二重
結合をちつ不飽和化合物を第三成分として少量導入した
もの。〉などのエチレン−プロピレン系共重合体から形
成し、かつその補強層をメタ系芳香族ポリアミド繊維収
束体からなる補強糸をブレード編みまたはスパイラル編
みして形成すれば良いことを、本発明の発明者は鋭意研
究の結果発見し、本発明の耐熱つ４ターホースを完成し
たものである。

ＥＰＭおよびＥＰＤＭは耐候性、耐オゾン性、電気的特
性、耐熱性などに優れる合成ゴムである。

このＦＰＭまたはＥＰＤＭを過酸化物を用いて加硫する
と、その架橋構造中に、高温において酸素の攻撃を受り
やすい硫黄が含まれなくなるので、耐熱性か一層向上す
る。この点に注目して、本発明の発明者は過酸化物加硫
されたＥＰＤＭまたはＦＰＭによってホース本体を形成
したものである。

補強糸を形成するメタ系芳香族ポリアミド繊維収束体と
は、下記の分子構造を有し、 香族ポリアミド製の繊維を複数本収束したものである。

この繊維収束体は短繊維を撚り合わせて、第４図に示す
ような毛羽立った状態に撚り合わせたものでも、あるい
はフィラメントを３０〜１５００ｍｍの長さに切断し、
短繊維状にして毛羽立だせたものでもよい。特に後者の
繊維収束体は繊維が長いため強度が高い。かかる構成の
補強糸は好ましくは５００〜２０００デニールであって
、その撚り数を長さ１ｍ当り３０〜３００回にしたもの
が好ましい。

このＪ、うなメタ系ポリ）ノミト繊維収束体がら形成さ
れた補強糸は、第６図に示すように、レーヨンなどから
なる従来の補強糸と同じような引張り強度と伸びの関係
曲線を示す。また、この補強糸は上記したように、短繊
維を撚り合わせて、または複数本のフィラメントを収束
し切断した後、撚り合わせて、毛羽立った状態に補強糸
を形成しである。したがって、第４図に示すような毛羽
立つた状態の補強糸の投錨効果によって、補強糸を下記
したＥＰＭまたはＥＰＤＭなどのゴムからなるホース本
体に物理的に接着覆ることが容易であり、かつ従来から
使用している接着剤をそのまま使用することができる。

さらにまた、メタ系芳香族ポリアミド繊維収束体をメタ
系芳香族ポリアミド繊維の短繊維を複数本収束して形成
した場合、その繊維収束体からなる補強糸に応力がかか
つても、その短繊維の各々か軸方向に滑り合うので、補
強糸内で応力を分散することができる。

メタ系ポリアミド繊維収束体から形成された補強糸は、
上記したような従来の補強糸にはない数々の優れた特性
を有し、かつその耐摩耗性、屈曲疲労性などの特性は従
来からつを一ターホースに使用されているレーヨンやナ
イロンの特性と同等またはそれ以上である。したがって
、かかる補強糸を用いて、従来からウォーターホースの
補強層の形成の際に採用されている以下に述べるブレド
編みやスパイラル編みによって、本発明の耐熱ウォータ
ーホースの補強層を形成することが容易でおる。

なお、耐熱ウォーターホースの補強層をポリエステル繊
維からなる補強糸を編組して形成することも考えられる
。しかしながら、ポリエステル繊維は、自動車用冷却水
に含まれているアミン系老化防止剤によって著しく劣化
する。したがって、ポリエステル繊維から形成された補
強糸からなる補強層を有するウォーターホースは高温下
におりる長期間の使用に耐え得るものではない。

本発明の耐熱ウォーターホースの補強層を上記したよう
なメタ系芳香族ポリアミド繊維収束体を用いて形成する
方法として、第７図に示すブレト編み、第８図に示すス
パイラル編みなどが好ましい。なぜならば、この他の方
法として考えられるニッティング編みは、補強糸間のテ
ンションの管理が不十分な場合、ニッティング編みによ
って形成された補強層の品質、すなわら耐久性などが不
安定であり、かつ所要の耐圧性を得るためには補強糸の
投入量か多くコスト高になるので好ましくない。また、
さらに他の方法として考えられるシーサー編みによって
は、両端の径の異なる形状のホースを形成することがで
きず、かつ所要の耐圧性を得るためには補強糸の投入量
が多くコスト高になるので好ましくない。

ブレード編みとは、第７図に示すように、第１補強糸２
１と第２補強糸２２を、交互にその上下の位置関係を変
更して、螺旋状に編んで補強層とするものである。また
、スパイラル編みとは、第８図に示すように、第１補強
糸２］の上部に第２補強糸２２を、その上下の位置関係
を変更せずに、螺旋状に編んで補強層とするものである
。

［作用および効果］ 本発明の耐熱つＡ−ターホースは、高温において酸素の
攻撃を受けにくい架橋構造を有する過酸化物加硫された
ＦＰＤＭまたはＥＰＭから形成したホース本体と、耐熱
性と引張り強度に優れかつ投錨効果および応力を分散す
る効果を有するパラ系芳香族ポリアミド繊維からなる補
強糸を編組しで形成し、ホース本体に埋設した補強層を
有する。

したがって、本発明の耐熱ウォーターホースは、１５０
°Ｃ以上の高温における連続使用、すなわち１５０℃以
上に高温化する自動車のエンジンルム内の部位、たとえ
ば、■キシーストパイプの近傍などへも装備することか
できる。

さらに、優れた耐熱性と引張り強度を有するメタ系芳香
族ポリアミド繊維収束体からなる補強糸を、従来から採
用されているプレート編みまたはスパイラル編みするこ
とによって補強層を形成することができるので、従来の
設備や接着剤をそのまま使用することができる。したが
って、上記したような高耐熱性および高耐久性を有する
耐熱ウォーターホースを安価に製造することができる。

また、従来のウォーターホース１００のように、シリコ
ンゴムなどからなるブ［１アクタ−２００を組付けてア
ッセンブリーホースとし、■キシーストパイプの近傍に
装備するだめの耐熱仕様とする必要がなくなる。これに
にっで、耐熱仕様ウォターホースの製造コストを低減す
ることができる。

ざらにまた、プロテクター２００を廃止することによっ
て、本発明の耐熱ウォーターホースと他部品との干渉だ
けを考慮すれば良くなるので、エンジンルーム内が複雑
配管化しても、エンジンルム内の部品配置などの設計か
容易になるという副次的な効果も期待できる。

［実施例Ｊ ０ 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

（実施例） 第１図に示すように本発明の実施例の耐熱つ４−ターホ
ース１は、過酸化物加硫されたＥ　ＰＤＭで形成された
内層１０と、過酸化物加硫されたＥＰＤＭで形成された
外層３０と、内層１０と外層３０の間に埋設された補強
層２０と、からなる。

すなわち、本実施例の耐熱ウォーターボースにおいては
、内層１０と外層３０がホース本体を構成し、補強層２
０はメタ系芳香族ポリアミド繊維収束体からなる第１補
強糸２１、第２補強糸２２を、第７図に示すようなブレ
ード編みで編組したものである。

第１補強糸２１および第２補強糸２２は、メタ系芳香族
ポリアミド製の短繊維を、１０００デニールに収束し、
毛羽立った状態に撚り合わせたものである。なお、この
耐熱つＡ−ターホースの内径は１５ｍｍ、外径は２４ｍ
ｍであった。

上記のような構成の耐熱ウォーターホース１を１ 下記のようにして製造した。

まず、ＥＰＤＭを押出し、内層１０を成形する。

この内層１０上に上記のように調製したメタ系芳香族ポ
リアミド繊維収束体からなる第１補強糸２１と第２補強
糸２２をブレード編みで編組し、補強層２０を一体的に
形成する。この補強層２０を形成した押出し成形品を、
ＥＰＤＭ系接着剤を収容した接着剤槽内に浸漬づる。こ
の後、ＥＰＤＭを押出し成形して外層３０を補強層２０
上に一体的に被覆する。そして、心棒（マンドレル）を
内層１０か形成する中央孔内に挿入し形状を整えた後、
加硫を行い、上記で説明した構成の耐熱つＡターホース
１の製造か完了する。

（比較例１） 比較例１の耐熱ウォーターホースは、パラ系芳香族ポリ
アミド繊維収束体からなる第１補強糸および第２補強糸
をブレード編みで編組して補強層を形成した以外は、上
記した本発明の耐熱ウォーターホース１と同様の構成を
有するものである。

すなわち、比較例１の耐熱−クォーターホースの２ 内層と外層は、上記した本発明の実施例の耐熱ウォータ
ーホース１と同一の過酸化物加硫されたＥＰＤＭで形成
し、上記した実施例において第１および第２補強糸を形
成するメタ系芳香族ボ１ノアミド繊維収束体を、パラ系
芳香族ポリアミド繊維収束体で置き換えたものである。

このパラ系芳香族ポリアミド繊維収束体は、下記に示す
ような分子構造を有するフィラメント状のパラ系芳香族
ポリアミド繊維からなるものであのパラ系芳香族ポリア
ミド繊維を、１５００デニールに収束したパラ系芳香族
ポリアミド繊維収束体に撚りを加えた補強糸が形成され
ている。なお、この第１補強糸および第２補強糸は、第
５図に示ずように毛羽立った状態にはなかった。

以下、本発明の実施例の耐熱ウォーターホース３ の製造方法と同一の方法で、内径が１６ｍｍ、外径が２
４ｍｍの比較例１の耐熱つを一ターホース１００を製造
した。

（比較例２） 比較例２のつＡ−ターホースは従来のウォータホース１
００であり、第９図に示すような＠造を有する。この耐
熱ホース１００の内層１１０および外層１３０は硫黄加
硫された従来のＥＰＤＭから形成され、レーヨンからな
る従来の補強糸１２０をブレード編みで編組して補強層
を形成した。

なお、この補強糸１２０は、スパン糸を撚り合わせたも
のであって、毛羽立った状態であった。

以下、加硫工程において硫黄加硫する以外は、本発明の
実施例の耐熱ウォーターホースの製造方法と同一の方法
で、内径が１６ｍｍ、外径が２４ｍｍの比較例２のウォ
ーターホース１００を製造した。

（第１性能評価試験） 上記したように製造した本発明の実施例の耐熱オーター
ホース１、比較例１の耐熱ウォーター４ ホースと比較例２の従来のウォーターホース１００、都
合３種類のウォーターホースについて、その熱老化後の
耐久性を以下のように評価した。

各ウォーターホースを温度１６５°Ｃで７２．１４４．
２４−０、および５００時間熱老化させた後、耐圧試験
機に取り付【プ、水圧を１分聞当り７０ｋｇｆ／ｃｍ２
の割合で昇圧し、各ウォーターホスが破裂する圧力と熱
老化時間との関係を調べた。

第２図にこの熱老化後の耐久性試験の結果を示す。本発
明の実施例の耐熱ウォーターホース１および比較例１の
耐熱１クオーターホースの場合は、１６５°Ｃで５００
時間熱老化した後においても、それぞれ約２４ｋＯｆ／
Ｃｍ２．２８ｋＣ１ｆ／Ｃｍ２という高い破裂圧力を示
した。これに対して、比較例２の従来のウォーターホー
スの場合は、１６５°Ｃで２４０時間熱老化した際に、
昇圧すると同時に破損した。

（第２性能評価試験〉 さらに、本発明の実施例の耐熱ウォーターホス１および
比較例１の耐熱ウォーターホースだけ５ につき、実際の自動車にお（ブる使用条件を模擬した以
下のような熱老化後の耐久性試験を行った。

各ウォーターホースにＩＬｃを封入し、温度１６５℃で
７２．１４４．２４０、および５００時間老化させた後
、各ウォーターホースを耐圧試験機に取り付（プ、第１
性能評価試験と同＝−の割合で昇圧し、各ウォーターホ
ースが破裂する圧力と熱老化時間との関係を調べた。

第３図にこの熱老化後の耐久性試験の結果を承す。本発
明の実施例の耐熱ウォーターホース１および比較例１の
耐熱ウォーターホースとも、「ＬＣを封入し、１６５°
Ｃで５００時間熱老化した後においても、それぞれ約２
１　ｋｇｆ／ｃｍ２．２９ｋｇｆ／ｃｍ２という高い破
裂圧力を示し、高い耐熱性および耐久性を示した。

（第３性能評価試験） 本発明の実施例の耐熱ウォーターホース１、比較例１の
耐熱ウォーターホースと比較例２の従来のウォーターホ
ース１００につき、いわゆる耐水撃性試験を行い、断続
的に繰り返される飼犬流体６ （ＬＬＣ水溶液）の圧力の昇圧および減圧に対する各ウ
ォーターホースの熱老化後の耐久性を下記のように評価
した。

ＬＬＣを５０％含む流体を各ウォーターホース内に封入
し、ＬＬＣの温度を９０’Ｃとした後、このＩＬｃの圧
力を０ｋＣＩ／Ｃｍ２から６．５ｋＱ／Ｃｍ２に昇圧す
るプロセスと、この６．５ｋＣＩ／Ｃｍ２の圧力をＱｋ
Ω／Ｃｍ２の圧力に減圧するプロセスからなる操作を１
分間に２０回繰り返す耐水撃性試験を行った。なお、こ
の試験は各ウォーターホースを加熱せずに雰囲気温度的
６０℃で行った。ざらに、同一の耐水撃性試験をＬＬＣ
を封入し、１６５°Ｃで、７２および２４０時間、熱老
化させた各ウォーターホースについても行った。

第１表にこの試験結果を示す。本発明の実施例の耐熱つ
Δ−ターホース１は、ＬＬＣを封入し１６５℃で、７２
および２４０時間、熱老化させた後において、上記の昇
圧および減圧操作を１０万回以上繰り返しても破裂しな
かった。

７ 一方、比較例１の耐熱ウォーターホースは、熱老化さゼ
ない場合であっても、ＬＬＣを封入し、上記の昇圧およ
び減圧操作を１〜２万回繰り返した際に破裂か生じた。

このことは、ＥＰＤＭなとのゴムからなるホス本体とパ
ラ系芳香族ポリアミド繊維収束体からなる補強糸の接着
性が悪く、補強層内で補強糸同士の摩耗が生じ、かつ補
強糸の屈曲疲労性が悪いことに起因するものと考えられ
る。なぜならば、パラ系芳香族ポリアミド繊維収束体か
らなる補強糸は、第５図に示すその構造から明らかなよ
うに、メタ系ポリアミド繊維収束体から形成された補強
糸が有するような投錨効果はないためである。さらに、
パラ系芳香族ポリアミド繊維収束体から形成された補強
糸の引張り強度と伸びの関係曲線は、第６図に示すよう
に９０度近い角度で立ち上がっている。したがって、パ
ラ系芳香族ポリアミド繊維収束体からなる補強糸は剛直
で必り、かかる補強糸自身に応力吸収特性および振動吸
収特性などがないためである。

９ なお、比較例２のウォーターホースは、熱老化させなか
った場合、ＬＬＣを封入し、」−記の昇圧および減圧操
作を６〜９．５万回繰り返した際に破裂が生じた。また
、１６５℃で７２時間熱老化後に上記の耐水撃性試験を
実施したところ、上記の昇圧および減圧操作を約４．５
〜５万回繰り返した際に破裂し、さらに１６５℃で２４
０時間熱老化後においては、ただちに破裂が生じた。

以上の第１、第２および第３性能評価試験の結果から、
耐熱性、耐久性および耐水撃性のづ−ぺてか高性能であ
ったのは、本発明の実施例の耐熱ウォーターホース１だ
りであり、かかる耐熱つ号ターホー又はエキゾーストパ
イプの近傍などの部位、すなわち自動車のエンジンなど
からの輻射熱が１５０’Ｃ以上に達する部位にシリコン
ゴムなどからなるプロテクターを組付Ｃプずに装備する
ことが可能であることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の耐熱つＡ−ターホースの一実施例の断
面図である。第２図は本発明の耐熱ウォ０ ターポースの一実施例、比較例１の耐熱ウオターホース
および比較例２の従来のウォーターホースについての熱
老化後の耐久性評価試験の結果を示すグラフでおる。第
３図は本発明の耐熱ウオターホースの一実施例および比
較例１の耐熱つＡ−ターホースについての実際の使用条
件を模擬した熱老化後の耐久性評価試験の結果を示すグ
ラフである。第４図は本発明の一実施例の耐熱ウォター
ホースの補強層を形成するメタ系芳香族ポリアミド繊維
収束体からなる補強糸を示す模式図である。第５図は比
較例１の耐熱ウォーターホスの補強層を形成するフィラ
メント状のパラ系芳香族ポリアミド繊維収束体からなる
補強糸を示す模式図である。第６図は各種補強糸の引張
り強度と伸びの関係を示す線図である。第７図はブレー
ド編みの編組方法を示す斜視図である。第８図はスパイ
ラル編みの編組方法を示す斜視図である。 第９図は従来のウォーターホースの断面図である。 第１０図は従来のウォーターホースにプロテクタを組み
付けて耐熱仕様としたアッセンブリーボ１ スの斜視図である。 １・・・耐熱ウォーターホース

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）過酸化物加硫されたエチレン−プロピレン系共重
   合体で形成されたホース本体と、 該ホース本体内に埋設されたメタ系芳香族ポリアミド繊
   維収束体からなる補強糸をブレード編みまたはスパイラ
   ル編みで編組した補強層と、からなることを特徴とする
   耐熱ウォーターホース。