JPH0798081A - 耐圧ホース - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、軽量かつ柔軟であると同時に優れ
た耐圧性を示す耐圧ホースに関するものである。 【構成】 少なくとも４．０ＧＰａの引張強度と少なく
とも１４０ＧＰａの引張弾性率を有する繊維のボイド直
径が２５Å以のポリベザゾールからなる合成繊維を、緯
糸、経糸、もしくはその両方に使用した筒状体基布より
なることを特徴とする耐圧ホース。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軽量かつ柔軟であると
同時に優れた耐圧性を長期にわたり示す耐圧ホースに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、消防ホースやかんがい用ホースな
どの耐圧ホースは０．８ＧＰａ程度の引張強度を有する
ビニロンやポリエステルなどの合成繊維を使用した筒状
基布で構成されている。また、その筒状基布の内面もし
くは全面がゴムまたは合成樹脂で覆われている。近年の
送水量の増加の要求に従い、ホース製造者はホース内径
の増大化および使用繊維量の増大化で対処しているのが
実情である。よって、ホースの自重が重くなりホース格
納においてコイル半径が大きくなるため、取扱にくいホ
ースしか得られていない。一方ホースの軽量化も要求さ
れており、それに対処するため、２．０ＧＰａ程度の引
張強度を持つ芳香族ポリアミド繊維や超高分子量ポリエ
チレン繊維を用いることが検討されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、芳香族ポリア
ミドは耐候性が悪く、その引張強度も２．０ＧＰａ程度
であり比重も重いため軽量化の効果も充分なものとはい
い難い。超高分子量ポリエチレン繊維の場合は引張強度
は３．５ＧＰａ程度の物性を示すものもあり、かつ比重
の軽さから軽量化の効果は高いものの、接着性に劣り繊
維の力学特性がホースとして活かすことが出来ない。ま
た、耐熱性に乏しくクリープ性能が悪い等の欠点を持
つ。本発明者らは、前記する従来のホースの欠点を解消
すべく検討をかさねた結果、ポリベンザゾールからなる
高強力、高弾性率合成繊維をホースの補強用繊維として
用いることによって、従来のホースの欠点をすべて解決
する耐圧ホースが得られることを見いだした。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明は、少なくとも４．０ＧＰａの引張強度
と少なくとも１４０ＧＰａの引張弾性率を有する繊維の
ボイド平均直径が２５Å以下のポリベンザゾール繊維
を、少なくとも緯糸に使用した筒状基布よりなることを
特徴とする耐圧ホースである。

【０００５】

【作用】本発明の耐圧ホースは筒状体基布を補強材とし
て持つため、従来のこの種のホースと比較すれば極めて
軽量、高耐圧性かつ取扱性に優れる。

【０００６】一般に筒状体基布で構成される耐圧ホース
の場合、耐圧力は主として緯糸の強度と緯糸の打ち込み
本数に依存する。従って、本発明の耐圧ホースは緯糸打
ち込み本数が同数の時は従来のホースの３倍以上の耐圧
力を持ち、耐圧力が同等の場合は緯糸打ち込み本数は３
分の１以下で良く、軽量化のメリットが大である。もち
ろん、経糸として用いても打ち込み本数が減らせ、より
柔軟な耐圧ホースを得ることができる。このようなこと
から、使用繊維の引張強度は耐圧ホースにとって重要な
要因であり、従来のホースでは達成が困難な軽量化を目
的とする場合、引張強度が３．８ＧＰａ以上、特に４．
０ＧＰａ以上が好ましく、３．８ＧＰａ未満の場合では
目的とする軽量化が困難となる。

【０００７】また、使用繊維の引張弾性率も耐圧ホース
にとって重要な要因であり、この値が１３０ＧＰａを越
すと、水圧引加時の伸びがほとんどなくなり、特に１４
０ＧＰａ以上であることが好ましい。ここで引張弾性率
が１３０ＧＰａ未満の場合にあっては、水圧引加時にホ
ースの伸びが増大し、本発明の目的を満足する耐圧ホー
スが得られ難くなる。

【０００８】本発明の耐圧ホースに用いる繊維はポリベ
ンザゾールからなり、少なくとも４．０ＧＰａ以上、特
に４．５ＧＰａ以上の引張強度と１４０ＧＰａ以上、特
に２００ＧＰａ以上の引張弾性率を有するものであり、
これらを同時に満足すればいずれでもよい。

【０００９】さらに、本発明のポリベンザゾール繊維は
ボイド直径が２５Å以下であるという特徴を有してい
る。これまで、ポリベンザゾール繊維が高弾性率、高強
度材料として特に優れた特性を持つことは知られていた
が、その引張強度が水分の存在下で低下していく欠点を
持ち合わせていることがわかってきた。本発明者らは、
ポリベンザゾールの引張強度が水分により低下する原因
について検討した結果、強度の低下が水分によるポリベ
ンザゾール鎖の加水分解によること、及び比較的大きい
ボイドからの水分の浸入が加水分解を加速していること
を見いだした。このことは、ボイド直径を減少させれば
加水分解性が改良されることを意味している。実験の結
果、加水分解性はボイド直径が２５Å以下の時著しく改
善されることが分かった。ボイドの直径を決定する要因
を検討した結果、凝固浴のリン酸濃度が大きな影響力を
持つことを見いだした。鋭意検討の結果、ボイド直径を
２５Å以下にする方法のひとつとしてポリベンザゾール
を主成分とするポリマーとポリリン酸からなるドープか
ら紡糸して繊維を製造するに際し、凝固浴のリン酸濃度
を５％以上にすることが大きな効果を持つことを見いだ
した。このようにして製造したポリベンザゾール繊維は
ボイドの直径が２５Å以下であり、これを用いたホース
は使用中の水分に接触しても強度低下が少なく、長期に
わたり高耐圧性を示す。

【００１０】本発明の耐圧ホースは、筒状体基布を補強
材として構成される耐圧ホースであって、その多くは合
成繊維織布からなる筒状体基布の内面もしくは両面がゴ
ムまたは合成樹脂で覆われたものであるが、これらの被
覆材の被覆において加硫温度または硬化温度は筒状体基
布に用いられる繊維の性状に合わして注意深く選択する
のが一般的である。特に超高分子量ポリエチレン繊維を
用いた耐圧ホースにおいては１４０℃以上に処理温度を
設定することは不可能であり加工上著しく制限をうけ
る。本発明の筒状体基布には高い耐熱性をもつポリベン
ザゾール繊維を使用しているため３００℃を越える高温
処理にも耐えると言う特徴を持つ。

【００１１】特に、筒状体基布がホース表面に露出して
いる場合は、筒状体基布を構成する繊維が如何に強力な
ものであっても引きずりなどの外的摩耗に耐えることが
できないため、外的摩耗が大きくなる用途ではホース表
面を塩化ビニルなどの合成樹脂あるいはゴムなどで薄く
コーティングすることが望ましい。この場合でも上記し
たごとく、加硫温度あるいは硬化温度を高温に設定でき
るメリットがある。

【００１２】繊維の形態はマルチフィラメントであるこ
とが望ましいが、経糸に用いる場合は紡績糸であっても
差し支えなく、ホースを構成する繊維が所定の引張強度
と弾性率を満足すればよい。

【００１３】本発明によれば、従来の耐圧ホースに比べ
て極めて高い耐候性を示すのにもかかわらず、軽量で取
扱い性の優れた耐圧ホースが得られる。特に、アラミド
繊維は標準状態での吸水率が３．５％と高く使用環境下
での経時劣化が問題となるが、本発明で使用するポリベ
ンンザゾール繊維は水との相互作用の無い分子構造を持
つため標準状態での吸水率が０．８％と低い値を示し、
経時劣化も少ない。アラミド繊維を使用したものも含め
て従来一般の耐圧ホースと比較すれば緯糸打ち込み本数
が同数の時は従来ホースの２倍以上の耐圧力を有し、耐
圧性が同じになるように設計すれば緯糸打ち込み本数は
半分以下となり、従って、輸送量の増大に伴うホース自
体の重量化、取扱い性の悪化といった問題を解決し、特
に輸送量の増加と軽量化を達成することに成功したもの
であってその技術的意義は極めて大きいものがある。

【００１４】

【実施例】以下本発明を実施例により詳述するが、本発
明はもとより、これらの実施例に限定されるものではな
い。

【００１５】（繊維の強伸度特性の測定法）東洋ボール
ドウイン社製テンシロンを用い、試料長（ゲージ長）３
０ｍｍ、伸長速度１００％／分の条件で単繊維のＳ−Ｓ
曲線を測定し、引張強度（ＧＰａ）、初期弾性率（ＧＰ
ａ）を算出した。初期弾性率は、Ｓ−Ｓ曲線の原点付近
の最大勾配より算出した。各特性値は２０本の単繊維に
ついて測定したものの平均値とした。

【００１６】（ホースの破断圧力の測定法）ＪＩＳ−Ｋ
６３３０（１９８２）に規定する方法による。

【００１７】（ボイド径の測定方法）小角Ｘ線散乱強度
の測定は、クラツキカメラを用いて行う。試料繊維を約
６ｍ測定ホルダーに巻き付ける。Ｘ線の出力は４５ｋｖ
１５０ｍＡで、ＣｕＫα線をニッケルフィルターで単色
化して用いる。クラツキカメラの縦制限スリットは４２
ｍｍ、巾制限スリットは０．０７ｍｍ、受光部スリット
の縦制限は１０ｍｍ巾制限は０．１４ｍｍで行った。測
定範囲は０．１度から３度である。ステップ幅は０．０
２５度刻みで、３０秒もしくはそれ以上積算する。バッ
クグラウンド散乱の補正は、試料および空気散乱の測定
結果から次式を用いて行う。 Ｉ＝μＩsample − Ｉair μ＝Ｉair (0) ／Ｉsample (0) ここでＩは真の散乱強度、Ｉsampleは試料を入れた状態
での実測散乱強度、Ｉairｆ試料を入れないで測定した
強度を示す。試料測定後、散乱角０度で強度測定を行い
試料の吸収係数を決定する。ボイドサイズの測定はギニ
エプロットを用いて行う。散乱強度（Ｉ）の対数と散乱
ベクトル（ｋ）の自乗をプロットしｋの自乗の値が０か
ら０．０１Ａ²の範囲のデータについて直線近似し、直
線の傾き（ｓ）から次式を用いて直径（Ｄ）を計算す
る。 Ｄ＝２（２Ｓ）1/2

【００１８】実施例１ 本実施例においては、本発明の耐圧ホースの具体的な構
成のもの（実験２と実験３）と、これに対応する従来の
耐圧ホース例（実験１）および本発明の比較例（実験
４、５）との比較を示す。実験１は従来品の耐圧ホース
の例で、経糸にポリエステル紡績糸２０S を用い、緯糸
にポリエステル長繊維１５００ｄ（引張強度０．９ＧＰ
ａ、引張弾性率１０ＧＰａ）を用いて筒状体基布を織成
し、該筒状体基布の内面をラテックスゴムで内張りして
ホースとしたものである。筒状体基布の組織、ホースの
性状および性能を第１表に示す。実験２において、経糸
に実験１と同様にポリエステル紡績糸２０S を用い、緯
糸にポリベンザゾール繊維７５０ｄ（引張強度４．０Ｇ
Ｐａ、引張弾性率２００ＧＰａ）を用いて筒状体基布を
織成し、該筒状体基布の内面を実験１と同様にラテック
スゴムで内張りしたホースを作製した。筒状体基布の組
織、ホースの性状および性能を第１表に示す。実験３に
おいて、経糸に実験１と同様にポリエステル紡績糸２０
S を用い、緯糸にポリベンザゾール繊維１０００ｄ（引
張強度４．０ＧＰａ、引張弾性率２００ＧＰａ、ボイド
径２１Å）を用いて筒状体基布を織成し、該筒状体基布
の内面を実験１と同様にラテックスゴムで内張りしたホ
ースを作製した。筒状体基布の組織、ホースの性状およ
び性能を第１表に示す。実験４において、経糸に実験１
と同様にポリエステル紡績糸２０S を用い、緯糸にポリ
ベンザゾール繊維７５０ｄ（引張強度３．５ＧＰａ、引
張弾性率１３０ＧＰａ）を用いて筒状体基布を織成し、
該筒状体基布の内面を実験１と同様にラテックスゴムで
内張りしたホースを作製した。実験５において、経糸に
実験１と同様にポリエステル紡績糸２０S を用い、緯糸
にポリベンザゾール繊維１０００ｄ（引張強度４．０Ｇ
Ｐａ、引張弾性率２００ＧＰａ、ただしボイド径３０
Å）を用いて筒状体基布を織成し、該筒状体基布の内面
を実験１と同様にラテックスゴムで内張りしたホースを
作製した。筒状体基布の組織、ホースの性状および性能
を第１表に示す。第１表に示されるごとく、本発明の耐
圧ホース（実験２、実験３）は従来のものに比べて軽量
であると同時に破断圧力が極めて高い値を示し、さらに
は柔軟性の評価も優れるものである事が判る。これに対
し実験４で示される比較例の場合において、筒状体基布
を構成する緯糸に用いた繊維の引張強度をいずれも満足
していないので、得られたホースは破断強度が極めて低
いものであることが判る。また、実験５で示されるよう
に、ボイド径が２５ よりも大きなポリベンザゾール繊
維を用いた場合は耐水試験後の強力保持率が低いことが
判る。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【発明の効果】本発明によると、極めて軽量かつ優れた
耐圧性を示し、同時に柔軟性にも優れた耐圧ホースを提
供することができる。しかも、ポリベンザゾール繊維は
６００℃という高い耐熱性と高い耐水性を示すため、加
工時の損傷および使用時の劣化が少ないという特徴をし
めす。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも４．０ＧＰａの引張強度と少
   なくとも１４０ＧＰａの引張弾性率を有する繊維のボイ
   ド平均直径が２５Å以下のポリベザゾール繊維を、少な
   くとも緯糸に使用した筒状体基布よりなることを特徴と
   する耐圧ホース。