JPH066865U - 短繊維入りゴムホース - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スラリー中に鋭利な形状をもった固形物が多
量に存在するような場合にも、該固形物による内層ゴム
の早期破断や気密性の低下を極力抑制しうると共に、軽
量化され、かつホースとしての諸特性、特に耐摩耗性と
曲げ特性の改良されたスラリー圧送用ゴムホースを提供
する。 【構成】 内層ゴム２と補強繊維層６および外層７ゴム
の３層構造を有する円筒状のゴムホース１において、該
内層ゴム２の全長又はその一部が、繊維径２０μ以下の
有機短繊維を内層ゴム用ベース配合１００重量部当たり
０．５−８重量部の範囲において、一定方向に配列する
ごとく混入・埋設してなる短繊維複合ゴムの一層ないし
複数層のプライ層からなり、該プライはその有機短繊維
の配列方向がゴムホースの長手方向に対し４０−６５°
の角度で傾斜するように配置されている短繊維入りゴム
ホース。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、砕石等の固形物を多量に含む生コンクリート等のスラリーを圧送 または吸引輸送するために使用されるゴムホースに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、スラリー圧送用ゴムホースは内層ゴムと補強繊維層および外層ゴムから 構成されており、その使用寿命は内層ゴムがスラリーと接触し磨滅することで決 定され、このため該内層ゴムとしては高強度・高弾性で、かつカーボンブラック を大量に配合した耐摩耗性ゴムが一般に用いられている。

【０００３】 ところで、スラリー濃度が低く、かつ混入された固形物の粒径が比較的細かい 場合はとくに問題はないが、例えば生コンクリート中に大きな固形物が多量に含 有されていると、該生コンクリートを圧送する際、固形物に内層ゴムの強度を上 まわる力が与えられ、それが為に内層ゴムが破断し、早期に使用不能となる場合 が発生した。特に固形物が固くて鋭利な形状をしている時、使用開始直後にホー スが破断するという事故が発生していた。また、この固形物が内層ゴムに突き刺 さり補強繊維層に達して流体の洩れを発生することも暫々であった。従って、こ のような用途に使用されるゴムホースの内層ゴムは高度な耐摩耗性、耐カット性 と共に多少の切り傷を受けても流体の洩れが発生しないような気密性を要求され るものである。

【０００４】 従来、上記のような損傷に対する対策としては １）内層ゴムに鋼製リングを埋め込む。 ２）内層ゴム内に鋼製チェーンを埋め込む。 ３）内層ゴム内に硬質の金属片や金属酸化物或いはセラミック片を埋め込む。 ４）これらの硬質材を内層ゴムの内面（スラリーと接触する表面）に配列また は接合する。 等の方法が試みられてきたが、いずれも下記のごとき共通した欠点があった。

【０００５】 ホースとして最も重要な可撓性が阻害される。特に非柔軟材である鋼材や セラミックスはその埋入量を多くすることで耐摩耗性を向上しうるが、ホー スが曲がらなくなる。 上記の硬質材はすべてゴムの２−７倍の比重を有するので、ホースが極端 に重くなり作業性が低下する。 ゴムと接着させるため、鋼材やセラミックス等の表面に特別な接着剤処理 を必要とするが、一般にその工程が繁雑かつ不安定なので、コストが高くつ く。 硬質材は一般に特定な形状と大きさを有するので、ゴム中への埋入は均一 でなく、埋入されていない箇所において破断が発生する。 気密性が損なわれ流体の洩れが発生し易い。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

以上のごとく高強度の硬質材を用いる従来の方法では、内層ゴムの耐カット性 は向上するが、可撓性、作業性、気密性などホースとしての特性を阻害するばか りでなく、耐摩耗性に対しても必ずしも有効なものではなく、更に優れた解決策 が求められていた。

【０００７】 本考案は、スラリー中に鋭利な形状をもった固形物が多量に存在するような場 合にも、該固形物による内層ゴムの早期破断や気密性の低下を極力抑制しうると 共に、軽量化され、かつホースとしての諸特性、特に耐摩耗性と曲げ特性の改良 されたスラリー圧送用のゴムホースを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成すべく本考案者らは鋭意研究を重ねた結果、比重の重い硬質 材に替え、特定サイズの有機短繊維を内層ゴム用ベース配合に添加し、該短繊維 の配列方向を特定することにより上記の目的を達成し得ることを見出だし、本考 案を完成するに至った。

【０００９】 即ち、本考案は内層ゴムと補強繊維層および外層ゴムの３層構造を有する円筒 状のゴムホースにおいて、該内層ゴムの全長またはその一部が、繊維径２０μ以 下の有機短繊維を内層ゴム用ベース配合１００重量部当たり０．５−８重量部の 範囲において、一定方向に配列するごとく混入・埋設してなる短繊維複合ゴムの 一層ないし複数層のプライからなり、かつ該プライの有機短繊維の配列方向がゴ ムホースの長手方向に対し４０−６５°の角度で傾斜するように配置されてなる 短繊維入りゴムホースをその要旨とする。

【００１０】 スラリー圧送用ゴムホースは、作動中の内圧と曲げ変形により最大２０−３０ ％の伸長が与えられる。従って、ホースの耐摩耗性、耐カット性或いは曲げ反力 などの諸特性を評価するに当たっては、ホースが軸方向に２０−３０％伸長され たレベルの値が問題となる。例えば、内層ゴム中に有機短繊維を配合した場合に も、上記レベルにおけるホースの曲げ反力を、短繊維を配合しないホースのそれ に比して、２０％以下の増加に止めれば通常の作業性は阻害されない。

【００１１】 一方、ホースの長手方向伸長応力と耐摩耗性との間には密接な関係があり、通 常該応力が高いほど耐摩耗性がよい。ところで、スラリーの比重は一般に１．２ −２．０の範囲にあり、殊に鋭利な形状の固形物を多量に含有するスラリーの場 合、その比重は１．４−１．８と高いこと、かつ内層ゴムに対する摩擦抵抗が大 きいこと等の理由から輸送時の圧送圧力を高めねばならず、ホース自体の軸方向 伸びが大きくなる。従ってこの場合も、上記したごとく２０−３０％伸長下の応 力の値を可能な限り大きくするように有機短繊維の配合を工夫する必要がある。

【００１２】 また、スラリーの圧送に当たり、このような固形物は内装ゴムの内面に押圧さ れ流体の流れ方向に向かって引き摺られる。この際、内層ゴムの受ける損傷の大 きさは、ゴム中への固形物の侵入深さが浅く、固形物との摩擦係数が小さく、か つゴム自体の破断強度が高いほど小さくなる筈である。一般に、ゴムマトリック ス中に有機短繊維を混入・埋設するとゴム製品の耐カット性や強度等の特性が改 良できることは良く知られているが、このような短繊維複合ゴムの引張強度や曲 げ反力は繊維の配向状態によって大きく左右されるので、短繊維複合ゴムをホー スの内層ゴムに適用するに当たっては、該内層ゴム中の短繊維の配向方向をいか に設定するかが重要なポイントといえる。

【００１３】 以上のごとき見地から、内層ゴムを構成するゴム部材として有機短繊維複合ゴ ムを使用し、該有機短繊維の配列方向を種々変化させて、ゴムホースを作成し、 その諸特性を評価したところ、短繊維の配列方向をホースの長手方向に対し４０ −６５°の角度で傾斜させて配置すれば、ホースの曲げ特性を阻害することなく 、耐摩耗性、耐カット性が向上し、軽量化できるという知見を得た。また、その 際該短繊維複合ゴムからなる１プライで内層ゴムを構成することも可能であるが 、むしろこれを複数層のプライで構成し、かつ上下層で短繊維の配列方向を互い に交差させて配置するのが好ましい。上記の角度が４０°以下では引張応力は充 分大きいが同時に曲げ反力は大きくなり、ホースの取扱い作業性が阻害される。 また。６５°以上では曲げ反力は小さいが、引張応力も小さくなり耐摩耗性の向 上が期待できず好ましくない。

【００１４】 本考案において使用される内層ゴム用ベース配合としては特に限定はなく、従 来からこの分野において公知の配合であればいずれも使用可能であり、例えば耐 摩耗性、耐水性、加工性にあいて優れる天然ゴム（ＮＲ）、ＳＢＲ或いはＮＲと ＢＲ及び／又はＳＢＲとのブレンド配合組成物を挙げることができる。

【００１５】 これらのベース配合に混入される有機短繊維の材質としては、タイヤ、ベルト 等の補強用繊維として用いられる繊維素材であって、繊維径が２０μ以下であれ ば特に制限はなく、例えば炭素繊維、芳香族ポリアミド繊維、ナイロン繊維及び ポリエステル繊維等を例示することができる。中でも炭素繊維及び芳香族ポリア ミド繊維は高耐熱性と高強度を有するので、高圧の作動条件下に置かれるホース 用として特に好適である。一方、ナイロン繊維とポリエステル繊維は耐熱性、強 度とも前二者より劣るが、比較的緩和な作動条件下での使用には充分機能し、コ ストも安く、かつ柔軟なので曲げ応力の小さいホース用に好適である。

【００１６】 有機短繊維の繊維径はゴムマトリックス中での分散性、補強性、埋設したホー スの圧縮変形性等の観点から２０μ以下で可及的細いことが要求される。因みに 一市販品として入手できるアラミド繊維（芳香族ポリアミド系繊維）の直径は１ ２μである。この様に、各繊維素材は通常それぞれ単独で使用されるが、必要に 応じこれらの繊維素材を組み合わせて用いることもできる。

【００１７】 また、該有機短繊維は、その少なくとも３０％以上、好ましくは５０％以上が 繊維長３−２５mmの範囲の繊維から構成されていることが肝要である。これは固 形物の内層ゴムへの突き刺さりや噛み込みに対する抵抗性について、下記のよう な関係即ち固形物の大きさにより最も有効に機能する繊維長が存在すること、ま た砕石など通常用いられる骨材等の固形物であって、最もホースの早期損傷につ ながる固形物径は１５−３０mmのものであること、従って繊維長が３mm未満また は２５mmを越えると当該目的に対する効果が低くなり、かつ２５mmを越えて長く なればなる程当該繊維をゴムの中へ均一に分散混合することが困難になる等の理 由による。 固形物径 最適繊維長 １５mm ３− ６mm ２０mm ９−１２mm ３０mm １５−２５mm しかして、予め圧送する生コンクリート中の固形物の大きさが特定できる場合 には、固形物の大きさに応じて最適繊維長の短繊維を選択・調製して使用するこ とが望ましい。

【００１８】 上記のごとき有機短繊維の混入量は内層ゴムの設計厚みにより、内層ゴム用ベ ース配合１００重量部当たり０．５−８重量部の範囲に調整される。例えば、設 計厚みを薄くしたい場合は６−８重量部混入し、逆に比較的肉厚に設計可能な場 合は０．５−２重量部とその混入量を低減することも可能である。但し、８重量 部以上の混入は、固形物に対する耐損傷性や耐摩耗性以外の他の特性を低下し、 当該ゴムホースとしての機能性を損なうので好ましくない。

【００１９】 本考案において、有機短繊維の配列方向をホースの長手方向に対し所定の角度 で傾斜して配置する方法としては、内層ゴム用ベース配合と短繊維との混合体を 押出機から帯状に押し出し、該帯状シートを鉄製マンドルの軸芯方向と所定角度 に傾斜させて巻き付け被覆してプライ層を形成する。複数プライの場合は、つい でその上に同帯状シートを反対方向に所定角度傾斜させて巻き付け被覆して順次 プライを形成・積層するか、或いは該混合体をカレンダーにてシート状に圧延し てなる成形プライを鉄製マンドルの軸芯方向と所定角度に、かつ交互に反対方向 に傾斜させて被覆し積層する等適宜採用することができる。

【００２０】 これらの短繊維配合ゴムは、当該ゴムホースを構成する内層ゴムの全長にわた り配置するか、該内層ゴムの所用部分にのみ配置してもよい。

【００２１】

【作用】

本考案の短繊維入りゴムホースは、その内層ゴムに前記のごとく短繊維複合ゴ ムを配置して構成したものなので、スラリー中に鋭利な形状をもった固形物が多 量に存在する場合にも、該固形物による内層ゴムの早期破断や気密性の低下を極 力抑制しうると共に、従来型のホースに比して軽量化され、かつ良好な耐摩耗性 と曲げ特性を備えるので、耐久性と作業性が一段と向上する。

【００２２】

【実施例】

次に、実施例に基づき本考案を詳細に説明する。

【００２３】 実施例１ 表１に示す配合組成の短繊維配合ゴムＡをロール混合により調製し、これをカ レンダーにてシート状に圧延して短繊維を一定方向に配列したシートプライを成 形し、該プライ中の繊維の配列方向を鉄製マンドルの軸芯方向と４５゜の角度に 傾斜させて巻き付け、ついでその上に上記プライ中の繊維の配列方向を反対方向 に同角度傾斜させて巻き付け積層し、２プライからなる内層ゴムを形成し、しか る後その上に常法により順次補強繊維層、外層ゴムを積層し、該積層体を加硫す ることにより、下記のごときサイズの短繊維入りゴムホースを作成した。 ホースの内径 … １００mm 内層ゴムの厚み … ４mm 補強繊維層の厚み … ９mm 外層ゴムの厚み … ２mm 図１は該短繊維入りゴムホースの長手方向概略断面図であり、図２は同ゴムホ ースの内層ゴムを構成するプライ中の短繊維の配列状態を示す説明図である。図 において２は短繊維入り２プライからなる内層ゴム、３、４は短繊維入りプライ 層、５は有機短繊維、６は補強繊維層、７は外層ゴムである。

【００２４】

【表１】 この例において使用したアラミド短繊維は繊維径１２μ、繊維長３−２５mmの 範囲の繊維を７５％含有する有機短繊維である。

【００２５】 次に、この短繊維入りゴムホースのホース特性を評価するため、３０％伸長時 の応力とその状態での曲げ応力及び所定作動条件下での摩耗量を下記の方法によ り測定し、その結果を表２に示した。

【００２６】 ３０％伸長応力の測定；ホースの一端に盲をして他端より水圧をかけ３０％伸長 させるに要する内圧Ｐを、内層ゴムを有するホースと内層ゴムのないホースにつ いて測定し、それぞれ次式で算出される応力Ｆの差引増加分（内層ゴムだけに加 わる力）を内層ゴムの周方向断面積Ａで割って求める。式中Ｄはホースの外径で ある。 曲げ応力の測定；ホースの一端に盲をして他端より水圧をかけ３０％伸長させ、 図３に示す状態（曲げ半径Ｒ＝６００mm）に湾曲させるに要する力Ｆ´を測定す る。 摩耗量の測定；圧縮強度２１０ kgf／cm² スランプ１８cm、最大骨材径２５mmの 生コンクリートを１０００ｍ³ 圧送した時の内層ゴムの減少量を測定し、その単 位接触面積当たりの値で表示する。

【００２７】

【表２】 本実施例のゴムホースの３０％伸長応力は３０kgf ／cm² 、曲げ反力は１６ k gf、摩耗量は６０ g／ m² であって、これらの値は該ホースが本考案の目的に沿 う充分な強度と曲げ特性及び耐摩耗性を有することを示すものである。

【００２８】 比較例１ 実施例１において内層ゴムを形成する際に、プライ中の短繊維の配列方向をマ ンドルの軸芯方向に向けて配置した以外はすべて実施例１と同様にして短繊維入 りゴムホースを作成し、その特性を評価した。該ホースの３０％伸長応力は４０ kgf ／cm² 、摩耗量は５０ g／ m² 、曲げ反力は５６ kgfであって、実施例１の ホースに比べ強度と耐摩耗性の点では優れて入るが、曲げ難く作業性に劣るホー スであった。

【００２９】 比較例２ この例では、プライ中の短繊維の配列方向をマンドルの軸芯方向と直角の方向 に向けて配置した以外はすべて実施例１と同様にして短繊維入りゴムホースを作 成し、その特性を評価した。このホースの３０％伸長応力は８kgf ／cm² 、摩耗 量は２８０ g／ m² 、曲げ応力は１５ kgfであって、これらの値は短繊維を混入 しない配合Ｂを用いた下記参考タイプのホースとほぼ同等のレベルであり、曲げ 易く柔軟であるが強度と耐摩耗性の点で不十分なものであった。

【００３０】 参考例 内層ゴムとして短繊維を混入しないゴム組成物（表１の配合Ｂ）を使用した以 外は実施例１と同じ方法でホースを作成し、その特性を評価した結果、このホー スの３０％伸長応力は７kg／cm² 、摩耗量は２６０ g／ m² 、曲げ反力は１３ k gfであった。

【００３１】 以上の例では、短繊維複合ゴムよりなるシート２プライを積層して、内層ゴム を形成したが、これに限定されるものではなく、必要に応じプライ数を増加し得 ることは言うまでもない。

【００３２】

【考案の効果】

本考案のホースは、従来の比重の高い硬質材に代えて、特定サイズの有機短繊 維を混入した短繊維複合ゴムを内層ゴムに使用し、かつ短繊維の配列方向がホー スの長手方向に所定角度で傾斜するように配置したものなので、スラリー中に鋭 利な形状の固形物が多量に含まれる場合にも、該固形物によるホースの早期破断 や気密性の低下が効果的に防止されると共に、ホースの軽量化と曲げ特性、耐摩 耗性の向上が計られ、優れた作業性と長い耐用寿命が保証される。

【００３３】 更に本考案のホースは、鋼材やセラミックス等の硬質材を使用した従来のホー スと比較して、その加工が容易であり、比較的簡単かつ安定した工程で製造でき るのでそれだけコストが低減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係わる短繊維入りゴムホースの長手方
向断面図である。

【図２】同ゴムホースの内層ゴムを構成するプライ中の
短繊維の配列状態を示す説明図。

【図３】曲げ応力の測定方法を示す説明図。

【符号の説明】

１．ゴムホース ２．内層ゴム ３，４．短繊維入りプライ層 ５．有機単繊維 ６．補強繊維層 ７．外層ゴム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 石坂 信吉 兵庫県加古郡稲美町六分一字蕩ケ谷1183番 地 東洋ゴム工業株式会社兵庫事業所内明 石工場内

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 内層ゴムと補強繊維層および外層ゴムの
   ３層構造を有する円筒状のゴムホースにおいて、該内層
   ゴムの全長又はその一部が、繊維径２０μ以下の有機短
   繊維を内層ゴム用ベース配合１００重量部当たり０．５
   −８重量部の範囲において、一定方向に配列するごとく
   混入・埋設してなる短繊維複合ゴムの一層ないし複数層
   のプライからなり、該プライはその有機短繊維の配列方
   向がゴムホースの長手方向に対し４０−６５°の角度で
   傾斜するように配置されていることを特徴とする短繊維
   入りゴムホース。
2. 【請求項２】 複数層のプライが、上下相隣接するプラ
   イの有機短繊維の配列方向を互いに交差させて積層一体
   化されてなる請求項１記載の短繊維入りゴムホース。
3. 【請求項３】 有機短繊維が炭素繊維、芳香族ポリアミ
   ド繊維、ナイロン繊維又はポリエステル繊維からなる短
   繊維或いはこれら短繊維の混合体である請求項１または
   ２記載の短繊維入りゴムホース。
4. 【請求項４】 有機短繊維の少なくとも５０％以上が繊
   維長３−２５mmの範囲の繊維からなる請求項１、２また
   は３記載の短繊維入りゴムホース。