JPS6032072B2 - 不連続繊維補強されたホ−ス - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は不連続繊維で補強されたホース、特に半径方向
に配向された不連続繊維で補強されたホースに関する。

不連続繊維を含むマトリックスを混練または押出しいよ
って制限された空間に強制的に通すと繊維が流れの方向
に配向することは知られている。この繊維の配列は移動
する流れの中での丸太の配列に似ている。したがって普
通のダイスから不連続繊維を含むマトリックスを押出す
ことによって繊維が軸方向（ダイスの軸線に平行な方向
）に配同したホースを得ることができる。特開昭５０−
９７６５４号公報においては円周方向に配向された不連
続繊維で補強したホースについて記載されており、この
ホースのチャンネルの出口の面積とチャンネルの入口の
面積との比が２または２以上になるようダイスの軸線か
ら内面と外面とを拡関させたダイスチャンネルから不連
続繊維を含む重合体マトリックス押出すことによって製
造される。軸方向に配向された繊維を有するホースは軸
万向の繊維補強のため縦方向に大きな強度を有する。一
方、円周方向に配向された織縦を有するホースはホース
の周りの繊維補強のため殆んど膨脹することなく大きな
内圧に耐えることができる。しかしこれら両ホースにお
いては繊維はホースの表面に平行に配向され、半径方向
の繊維補強は本質的にない。押出し可能な重合体と不連
続繊維との複合体をマンドレルと外側ダイス部材との間
に形成された適切な寸法形状のチャンネルを強制的に通
すと半径方向の性質が改善された押出成形物が得られる
ことを見出した。

したがって本発明は半径方向に配向された不連続繊維で
補強した押出し可能な重合体からなるホースを提供する
にある。また、本発明のホースは中心マンドレルの表面
と外側ダイス部材の表面との間に形成された曲線からな
る断面好ましくは環状断面のチャンネルを有するダイス
から、押出し可能な重合体と不連続繊維との複合体を押
出すことによって製造される。この際、前記チャンネル
の出口面積はこのチャンネルの入口面積の約２倍または
２倍以上であり、チャンネルの出口幅はチャンネルの入
口幅の２倍または２倍以上であり、チャンネルの出口幅
とチャンネルの入口幅との比はチャンネルの出口の平均
半径とチャンネルの入口の平均半径との比の２倍または
２倍以上である。それ故、ホースの半径方向における繊
維補強に関与する３次元に配向された繊維の半径方向成
分はダイスの寸法形状を適当に選択することによってそ
の軸方向成分と円周方向成分と鮒刺御すること力ミでき
る。た地ま料約２また‘ま２以上であり、粥譜の２服地
２倍以上であるダイスから複合体を押出すことによって
半径方向の繊維補強が円周方向の繊維補強を越えるホー
スを製造することができる。

ここにＡｏはチャンネルの出口面積で、Ａｉはチャンネ
ルの入口面積であり、Ｗｏは出口におけるチャンネルの
幅で、Ｗｉは入口におけるチャンネルの幅であり、Ｒｏ
はチャンネルの出口の平均半径（軸線からチャンネルの
中心までの距離）で、Ｒｉはチャンネルの入口の平均半
径である。このチャンネルの入口のダイス部材間の最も
短かし、距離の点であると考えられる。帯ミ約２また雌
以上で・帯力母の２服地２鰍上触ると、帯も２また雌以
上であるこ側めである。

帯…器ミ２また雌以上であり・チャンネ′レの出ロ面積
がチャンネルの入口面積の約３倍または３倍以上である
ダイスから複合体を押出すことによって、半径方向の繊
維補強が円周方向の繊維補強を越えまた鞠方向の繊維補
強を越えるホースを製造するこ沙偽る。

帯÷器ミ２また雌以上であり、チャンネルの出口面積が
チャンネルの入口面積の約５倍または５倍以上であるダ
イスから複合体を押出すことによって繊維が半径方向に
高度に配向され半径方向に高度に補強されたホースを製
造するこ地できる。

粉÷彰の値を３または３以上とするのがよく、４または
４以上にするのが特に好適である。押出された複合体の
全体にわたる個々の繊維の角度位置がホースの方向によ
るまたは方向によらない物理的性質を決定する配向分布
を構成する。

繊維の配向分布と材料の方向による性質、たとえば機械
的強度、弾性率あるいは応力を加えた際または溶剤の膨
潤作用によって生ずる内部応力を受ける際側定される延
びとの間には直接の関係がある。補強の異方性は、織総
配向の成分かまたはホース内の３つの主方向すなわち軸
万向、円周方向および半径方向の各々に対応する材料の
性質を特定することによって特徴づけることができる。
ここに使用する「複合体」なる用語は「押出し可能な重
合体から成るマトリックス中に不連続補強繊維が混合し
たもの」を意味する。ここに使用する「チャンネルの幅
」なる用語はマンドレルの表面とチャンネルを形成する
外側ダイス部材の表面との間の距離を意味する。「織縦
配向の成分」なる用語はホース内に存在する繊維の全集
団にわたって平均した繊維軸線の方向余弦を意味する。
第１図に示すように、繊維の配向は、ｘ，ｙおよびｚ軸
に対する各繊維の軸線の方向余弦によって表わすことも
できる。ここにｘはダイスの鞠線に片行な軸であり、ｙ
はダイスの鞠線と同Ｄの円に引いた接線と平行な軸であ
り、そしてｚはｘおよびｙによって定められた平面に垂
直な軸である。したがってｙおよびｚの切片が零で繊維
がｘ軸線に沿って存在する場合には方向余弦はｃｏｓａ
ｙ＝Ｃ船８Ｚ＝子−事＝。でありＣＯＳ８Ｘ＝き＝１に
なる。ここに１は繊維長さである。逆にｘおよびｙが零
であると、ｚは繊維長さに等しくなり、繊維は半径方向
に全体として配向される。代表的数値として各方向余弦
に対する値は零より大きく、このことは繊維は任意特定
の平面から懐いていることを意味する。（単位長さの）
平均方向ベクトルは個々の繊維の全集団にわたる方向余
弦を平均することによって求められる。したがって繊維
は主方向の１個に向けほぼ配向すると言うことができ、
あるいは主方向の１個の方向の平均の方向余弦が主方向
の他の２個の方向の平均の方向余弦のおのおのより大き
い場合にはこの主方向の１個の方向にこの繊維は顕著な
方向性を有するものと言うことができる。また繊維の補
強効果は方向余弦が最も大きい方向で最高であることは
もちろんである。ここに使用した「高度に配向する」な
る表現は任意の主方向に対する平均方向余弦の平方が０
．５の値を超えた時の状態を意味する。換言すれば、幾
可学的に考えると、任意の主方向に対する平均の方向余
弦の平方が他の２個の主方向に対する平均の方向余弦の
平方の和を超えているのである。複合ホースの試料を膨
潤させ主方向のおのおのの膨潤の量を測定することによ
ってこの方向は都合よく決定される。各方向への膨潤の
量は相対的な繊維の配向を表わしている。織総配向の最
も大きな成分を有する方向に試料は最も少なく膨潤する
。本発明のホースは平滑な表面を有し、塑性状態で柔軟
であり、これがため重大な歪曲を生ずることなくまた表
面の平滑さを失なうことなくある形状のホースを形成す
るよう容易に曲げることができる。

塑性状態とは、ホースがある形状になるのに十分柔軟で
ありしかも形成された後に一定の形状を保持し得ること
を意味する。熱可塑性ェラストマーを含む熱可塑性重合
体は一般に高温では塑性状態であり、冷却後は硬化する
。加流性ェラストマーを含む熱硬化性重合体は素練り、
配合、押出しおよび成形中可塑状態であるが硬化すると
可塑性を失う。したがって加流性ェラストマーの場合に
はホースを押出し、所要の形状の登曲し硬化させるが、
熱可塑性ェラストマーの場合にはホースを押出し、所要
の形状に轡曲した後冷却する。この方法は中心マンドレ
ルの表面と外側ダイス部材の表面との間に形成された曲
線から成る断面のチャンネルを有する任意のダイスに適
用することができ、これらの表面は互いにこぼ平行であ
り・チャン料の面徹帯、チャン小幡比帯はぴチャン秋の
半径比費の趣しはう な相互の関係が成立する場合、これらの表面はダイスの
軸線に向けて収束しまたはダイスの軸線から広がってい
る。

したがってチャンネルの表面を下記‘１）〜【９｝の構
成にすることができる。【１１ マンドレルの表面がダ
イスの軸線と平行であり、外側ダイス部村の内壁は軸線
から広がっている。■ マンドレルの表面がダイスの軸
線に向って収束し、外側ダイス部材の内壁がこの鉢線と
平行である。

‘３’マンドレルの表面がダイスの鞠線に向って収束し
外側ダイス部材の内壁がこの麹線から広がつている。

｛４ー マンドレルの表面と外側ダイス部材の内壁の表
面とがダイスの軸線に平行である。

‘５１ マンドレルの表面がダイスの鞠線に平行であり
外側ダイス部村の内壁がこの軸線に向って収束している
。

‘６） マンドレルの表面がダイスの鞠線から広がって
おり、外側ダイス部材の内壁がこの鞠線に向って収束し
ている。

‘７｝ マンドレルの表面がダイスの麹線から広がり、
外側ダイス部材の内壁がこの藤線と平行である。

‘８’ マンドレルの表面と外側ダイス部材の内壁の表
面とがダイスの軸線に向って収束している。

■ マンドレルの表面と外側ダイス部材の内壁の表面と
がダイスの鞠線から広がっている。チャンネルの表面が
チャンネルの出口においてチャンネルの入口におけるよ
りもダイスの軸線から一層遠い時はこのチャンネルの表
面はダイスの軸線から広がり、逆にチャンネルの表面が
チャンネルの出口においてチャンネルの入口におけるよ
りもダイスの麹線に一層近い時はこのチャンネルの表面
はダイスの鞠線に向って収束する。

チャンネルの表面が上言己ｍ〜｛３’の構成にしたがっ
て形成されている時に繊維を半径方向に配向させるため
には、チャンネルの幅とチャンネルの面積とを必要なだ
け増大させるためにチャンネルの長さは押出しの方向に
十分な距離伸びることが必要である。チャンネルの表面
が上記■〜‘７｝の構成にしたがって形成されている時
に繊維を半径方向に配向させるためには、チャンネルの
幅とチャンネルの面積とを押出しの方向に必要なだけ増
大させるためにチャンネルの入口を狭小にする必要があ
る。チャンネルの表面が上記■および｛９）の構成にし
たがって形成されている時に繊維を半径方向に配向させ
るためには、こられの表面がほぼ平行ですなわちチャン
ネルの幅とチャンネルの面積とを必要なだけ増大させる
ために十分なだけこれらの表面が互いに離れていない時
にはチャンネルの入口を狭小にするだけでよい。外側ダ
イス部材の内壁からまたはマンドレルの表面からあるい
は双方から突出する堰を設けることによってこのチャン
ネルの入口を都合よく狭小にすることができる。チャン
ネルの入口に任意必要なチャンネルの幅および対応する
チャンネルの入口の面積を得るため堰の高さを変化させ
てもよい。上述したように、繊維配向の半径方向成分は
チャンネルの出口面積のチャンネルの入口面積に対する
比を変化させることによって制御することができる。勿
論、所要に応じ上記ｍ〜湖の構成にしたがって形成され
たチャンネルの表面を有するダイスにも堰を使用するこ
とができること明らかである。上記ｍ〜‘４｝の構成に
したがってチャンネルの表面を形成したダイス‘ま好通
であり、これは鍔ぉよび帯影の条件を一層容易に達成し
得るからである。上記‘５’〜■の表面の構成は繊維を
半径方向に配向させるために適しているが「入口を一層
狭小に（堰の高さを一層高く）する必要がある。これは
互いに収束（５，６および７の構成）するか、または轍
線に向って収束（８の構成）するチャンネルの表面は繊
維を鞄方向に配向させる煩向があり、軸線から広がり（
９の構成）チャンネルの表面は繊維を円周方向に配向さ
せる鏡向があるからである。図面を参照することによっ
て本発明を一層よく理解できる。第１図を参照するに、
ホース１が一部分を切り欠いて示されている。

このダイス１は、半径方向に配向された繊維２を有して
いる。繊維の半径方向の配向状態は、ホース１の端部断
面に示されており、繊維２はホースの中心軸Ａに向って
整列している。一部分を切り欠いたホース１の部分にお
いては、繊維２の端部（または繊維の横断面）のみが現
われている。第２図は、軸万向に配向された繊維４を有
するホース３を示している。

このホース３においては、繊維はホースの中心籍と実質
的に平行に整列されている。ホース３の端部横断面にお
いては、繊維４の端部（またはその機断面）のみが現わ
れている。一方、繊維４の全長は一部分を切り欠かれた
ホース３の部分に現われている。第３図には、ホースの
軸に対して円周（フープ）方向に配向された繊維６を有
するホース５が示されている。

円周方向の配向においては、繊維６はホースの円周方向
において整列されており、それ故に繊維６の全長がホー
ス５の端部横断面および一部分を切り欠いたホース５の
部分の両方において現われている。勿論第１図、第２図
および第３図は理想的な転向状態を示しているものであ
ることが理解されるべきである。

通常では、多数の繊維が特定の配向面からずれて煩斜し
ており、３つの配向状態すなわち軸方向配向、円周方向
配向および半径方向配向を含む３次元配向のうちの１つ
の配向状態が一般的には主として存在しているのである
が、それら３つの配向状態のすべてが共存している。第
２図に示した麹方向配向は、押出し方向と実質的に平行
で中の等しいまたは中のだんだん細くなったダイスを通
して不連続な繊維を含むマトリックスを押し出すことに
よって得られる。しかし、少数の繊維はなおも他の２つ
の平面に配向されてしまう。第３図に示した円周方向配
向は、両チャンネル壁が軸線から外方に広がっているよ
うなチャンネルを有するダイスを通して不連続な繊維を
含むマトリックスを押し出すことによって得ることがで
きる。第１図に示した半径方向配向は、第４図、第５図
および第６図に例示したダィスを通して不連続な繊維を
含むマトリックスを押し出すことによって得ることがで
きる。第４図は、表面１４を有すマンドレル１０と、内
部壁１３を有する外側ダイス部材１１とを備えるダイス
を示している。

表面１４および内部壁１３はチャンネル１２を形成して
いる。高さｈおよび中ｗの堰１６が外側ダイス部材１１
から突出している。高さｈはチャンネル出口面積とチャ
ンネル入口面積との任意所望の比を得るために変化でき
るものである。堰１６の中ｗは臨界的な値のものでなく
、例えば中ｗは０．１ミリメートルまたはそれ以下とい
うような小さな値でもよいし、数センチメートル以上と
いうような大きな値でもよい。堰１６の壁部がダイス部
材１１と接合する角度は変化しうるものである。上流の
堰壁の角度は信号Ｑで示されており、下流の堰壁の角度
は記号のこよって示されている。８が大きい時、例えば
約３００〜９０ｏである時、堰１６の下流側は、出口の
方にある短い距離だけ延長するかまたは全然延長せずに
、内部壁１３はダイスの対称軸と実質的に平行のままで
ある。

しかしながら、８が小さい時、例えば約２５ｏ より小
さい時には、堰１６の下流壁は比較的に長く、点線１３
で示すようにダイスの鞄線から離れる内部壁１３となる
。内部壁１３が鞠線から離れる時、内部蟹１３の出口１
５近くの部分はダイス軸線と平行のままでランド１８を
形成するのが好ましい。表面１４および堰１６の頂部は
出口１５の横断面積より小さな横断面積を有する入口１
７を形成している。押出し方向は左側から右側へである
。複合体は入口１７を通して供給され、配向された繊維
を含む押出し成形物が出口１５から放出される。第５図
を参照するに、表面２４を有するマンドレル２０と、内
部壁２３を有する外側ダイス部村２１とを備えた別のダ
イスが例示されている。

表面２４および内部壁２３はチャンネル２２を形成して
いる。高さｈおよび中ｗの堰２６がマンドレル２０から
突出している。堰２６の壁がマンドレル２０と接合する
角度は第４図におけると同じ記号で表わされている。６
が大きい時には、内部壁２４はダイスの対称軸線と実質
的に平行である。

ａが小さい時には、堰２６の下流壁は点線２４によって
示されるようにダイスの軸線の方に収束する表面２４と
なる。表面２４が軸線の方に収東する時には、表面２４
の一部分はダイスと平行のままであってランド２８を形
成する。また、ランド２８は、マンドレル２０の端部に
て点線で示すようにチャンネル２２の中を適度に絞るよ
うになっていてもよい。内部壁２３および堰２６の頂部
は、出口２５より４・さな面積を有する入口２７を形成
する。第６図は、鞠線の方に収束している表面３７およ
び鼠線と実質的に平行な表面３４を有するマンドレル３
０と、鞠線から広がっている内部壁３５および軸線と実
質的に平行な内部壁３３を有する外側ダイス部材３１と
を備えたダイスを示している。

内部壁３５および表面３７はチャンネル４３を形成して
いる。内部蟻３３および表面３４はチャンネル３２を形
成しており、ダイスのランド部分を備えている。外側ダ
イス部材３１の内部壁３９およびマンドレル３０の表面
４０‘ま入口３８を形成している。複合体が入口３８を
通して供Ｖ給され、配向された繊維を含む押出し成形物
が出口３６から出る。本発明の一実施例においては、ダ
イス内の最大チャンネル面積から約５％から約２５％ま
で出口面積を減少させるように出口近くにチャンネルを
絞った前述したようなダイスを通して複合体を押し出す
ことによって破裂強度の改善されたホースが得られる。

本発明によれば、チャンネルが出口で絞られる時、その
出口面積はなおも入口面積より大きく、好ましくはその
出口面積は入口面積の２倍または２倍以上である。出口
でチャンネル面積を減少させるのには、そのチャンネル
出口で所望の面積減少をもたらすに必要な量の絞り、例
えば第５図のマンドレル２０の端部で一点鎖線で示した
ような絞りを設けるとよい。

また、このような絞りは、出口における外側ダイス部材
の内部壁に設けられてもよいし、また、マンドレルに１
つそして外側ダイス部材に１つの２つの絞りを出口に設
けてもよい。出口での絞りによって与えられる面積減少
は急峻なものであっても徐々に行なわれるもろであって
もよい。すなわち、この絞りの上流縁は、例えば鋭い前
縁を与えるようにマンドレルに直角に接合するようなも
のであってもよいし、また、鏡斜した前縁を与えるよう
ある角度をなしてマンドレルに接合するようなものであ
ってもよい。出口での絞りの長さ（ダイスのランド部分
を形成する）は、出口でのチャンネル中に等しいかまた
はそれより大きいのが望ましく、好ましくはその長さは
チャンネル中の４から６倍であるとよい。前述したよう
に絞られた出口を有するダイスを適して複合体を押し出
すことによってホースを製造すると、なおも半径方向に
配向された繊維を有するが実質的に改善された破裂強度
を示すホースが得られる。ダイスの寸法形状以外の諸要
因により、少なくてもある程度織総配向に影響が及ぼさ
れることがある。

例えば、織紙配向は、繊維サイズ、繊維充填量、マトリ
ックスの粘性および温度および送り速度の如き押出し条
件のような要因により影響される。ダイスから出される
押出し成形物がその形状を保持しているならば、これら
の変数のすべてが満足な範囲内にあるといえる。しかし
ながら、繊維サイズ、繊維充填量、マトリックスの諸特
性および押出し条件の中広い範囲に亘つて、そのチャン
ネルの寸法形状（すなわち、面積の増大）が主たる要因
である。また、ダイスの入口での織総配向は、複合体が
ダイスを通過する時に得られる配向に影響を及ぼすかも
しれない。通常ではその配向は入口では鞠方向である。
しかしながら、本発明のプロセスは、のど部（入口）に
てそれ以外の配向状態にしておいてもよいし、また、繊
維を無秩序に配向しておいてもよいものである。チャン
ネルの長さは可変である。例えば、チャンネル長さはチ
ャンネル中にほぼ等しくてもようが、一般には、チャン
ネル長さはチャンネル中の２倍または２倍以上である。
好ましくは、チャンネル長さはチャンネル中の５倍また
は５倍以上であり、いまいまＩＭ音または１の音以上で
ある。しかしながら、長いチャンネルはダイスを通して
の圧力降下を増大しそしてそのチャンネルの壁が押出し
方向にてそれらの表面と平行に繊細を配向させがちであ
るということが認められる。必須ではないが、非平行表
面を有するチャンネルを使用する時にはチャンネル出口
にダイスの軸と平行な表面を有するランド部分を設ける
のが好ましい。一般には、このランドの長さはチャンネ
ル中の２倍または２倍以上、好ましくは、５倍または６
倍である。環状断面を有するホースは、マンドレルや外
側ダイス部材と同中心であるような円形出口を有するダ
イスを通して複合体を押し出すことによって得られる。

非対称の曲線から成る断面を有するホースは、卵形また
は葉巻形の出口の如き非円形出口を有するダイスを通し
て複合体を押し出すことによって得られる。不均一な壁
厚を有するホースは、マンドレルまたは外側ダイス部材
が異なった断面を有するダイスを通して複合体を押し出
すことにより、または、マンドレルが軸をずらして設置
されているようなダイスを通して複合体を押し出すこと
により得られる。不均一な壁厚を有するホースは空気タ
イヤプレフオームを製造するのに特に有用である。この
ようなホースは適当な長さに切断され、その最も厚い領
域をタイヤの頂部に位置させて踏み面となるようにして
タイヤ型に一致するように曲げられる。対称または非対
称断面を有するホースは割られ、平らにされて、一枚の
シートを形成するようにされうる。このシートは、繊維
の一部分がシートの表面に対して直角に配向されたもの
となる（このような直角配向の繊維の量は、多かれ少な
かれダイスを通しての面積膨張に依存している）。通常
では、シートを作製する場合には直径が３０センチメー
トル以上のホースが使用される。勿論、本発明によって
準備されるホースのサイズには制限はない。代表的には
、ホースのサイズは直径が１０センチメートルを越えず
、壁厚が１センチメートルを越えないものである。本発
明は、直径が４センチメートル以下で壁厚が１から５ミ
リメートルの小型のホースを作製するのに特に効果的で
ある。任意の不連続繊維を使用できる。

マトリックスを補強するための繊維としては、一般的に
は、１０〜３０００の平均縦横比を有する繊維であり、
より普通には、２０〜１０００の平均縦横比を有する繊
維である。好ましい縦横比は２０〜３５０であり、５０
〜２００の縦横比が特に望ましい。種々な無機および有
機不連続繊維は、単繊総でもより繊維（配向および補強
方向にて単一繊維として働く単一ヱレメントを作るよう
に一緒に結合された繊維東を含む）でも適している。満
足な不連続繊維の種類として例示すれば、ナイロン、レ
ーヨン、ポリエステル、綿、木材セルロース、ガラス、
炭素、鋼、チタン酸カリウム、ポロン、アルミナおよび
ァスベスト繊維がある。繊維充填量は、複合体の加工性
によってのみ制限される。

加工しうる繊維濃度は、繊維の縦横比、ダイスを通して
の最小隙間およびマトリックスの粘弾性特性に依存して
いる。マトリックス中に分散される繊維の量は、一般に
は、マトリックスの１０の重量部当り５〜２０の重量部
であり、特に適しているのはマトリックスの１０の重量
部当り５〜７５重量部であり、好ましいのは、マトリッ
クスの１００重量部当り１０〜４の重量部である。前述
した繊維充填量は、繊維以外の複合体のすべての成分（
重合体、顔料、酸化防止剤、結合剤等）のすべてのマト
リックスであると考えて計算されているのであって、調
合上の便宜のためにいよいよ行なわれる重合体の１０の
雲量部当りの重量部で表わされる繊維充填量と混同すべ
きではない。この複合体は、重合体と不連続繊維とから
のみなり、重合体のみぱマトリックスであるものであっ
てよいが、一般的には、重合体はその他の配合成分が存
在するためにマトリックスの一部分にすぎない。代表的
には、重合体は複合体の１０〜８値重量パーセントを形
成しており、より普通には、重合体は複合体の約２０〜
約５の重量パーセントを形成している。繊維の割合は、
通常、重合体１０の重量部当りの重量部で表わされた２
０〜１５０部の範囲内である。ある種の合成ゴムの組成
は、通常、天然ゴムの組成より非常に高い割合でその他
の成分を含んでいる。本発明は繊維が分散されうる押出
し可能な任意の重合体に適用できる。

圧力を加えることによってダイスを通して押出すことの
できる任意の重合体が本発明の実施に適している。特に
、熱可塑性重合体が適しており、その例としては、ポリ
塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニ
ルアセテート、ポリエチレンテレフタレート等のポリエ
ステル重合体、Ａ斑共重合体、ナイロン等のポリァミド
がある。押出可能な重合体の好ましい種類は、ェラスト
マー重合体である。適当なェラストマー（ゴム状）重合
体の種類としては、加流を必要としないがその軟化温度
以上で成形され冷却時にェラストマー特性を発揮する熱
可塑性ェラストマーがある。満足な熱可塑性ェラストマ
ーの例としては、ポリウレタンーポリエストルェラスト
マー（商標名Ｔｅｘｉｎとして市販されている）、セグ
メントポリエ−・テルおよびポリエステル（商標名日×
ｒｅｌとして市販されている）、ナィロンブロツク重合
体およびポリオレフィン樹脂とモノオレフィン係ゴムと
の動的に部分的に固化された混合体（商標名ＴＲＲとし
て市販されている）がある。米国特許第斑０６５斑号、
第３０２３１９２号、第３６５１０１４号、第３７総１
０９号、第３７７球７３号〜第３７７５３７５号、第３
７８４５２０号および第３５３３１７２号明細書には、
適当な熱可塑性ェラストマーが例示されている。加流可
能なェラストマーは、別の種類の押出し可能な重合体、
特に、硫黄加硫ジェンェラストマーである。天然ゴムま
たは合成ゴムまたはこれらの混合物もまた満足なもので
ある。適当な合成ゴムの例としては、シスー４−ポリブ
タジエン、ブチルゴム、ネオプレン、エチレンプロピレ
ンターポリマ一、１，３−ブタジェン重合体、ィソプレ
ン重合体、エチレンビニルアセテート共重合体および１
，３ーブタジェンと他の単量体との英重合体、例えば、
スチレン、アクリロニトリル、イソブチレンおよびメチ
ルメタクリレートがある。重合体および繊維に加えて、
マトリックスは、通常その他の成分を含んでおり、特に
その複合体の所望特性を得るに必要な成分を含んでいる
。

これらの物質としては、例えば、可塑性、エキステンダ
ーオィル（増量油）、劣化防止剤、酸化亜鉛、酸化バリ
ウム、酸化ストロンチウム、酸化鉄、シリカ、カーボン
ブラックおよび有機顔料の如き補強および非補強顔料、
結合剤、硫黄、過酸化物および加硫促進剤の如き加硫剤
がある。好ましいェラストマー複合体としては、米国特
許第３６９７３６４号明細書に記載された木材セルロー
ス繊維ヱラストマー複合体および米国特許第３７０班４
５号明細書に記載された不連続混合繊維ェラストマー複
合体がある。本発明の好ましい実施例について次に説明
する。

一定チャンネル幅を有するが異なった面積拡張を有する
ダイスに、セルロース繊維および加硫ゴム複合体を押し
出して約４．２肋の壁厚を有する内径１．２７肌のホー
スを形成する。

その押出し物を切断して任意の所望長さのホースを得る
。この未加硫ホースをオートクレープまたはモールド中
で加硫する。造形ホースを作る場合には、ホースを所望
の形状に曲げそして加硫される。加硫はモールド中で行
なうのが好ましい。ホースの形状がそれほど複雑でない
時には、加硫中にその形状を維持するのには１つの半開
放式モールドだけでよい。ホースの成形およびモールド
中の加硫は、級縦配向に重大な影響を及ぼさない。複合
体供給材料は、約６６％の繊維を含み残りが主としてゴ
ム、潤滑剤および結合剤を含む繊維対繊維の相互作用を
減ずるように処理され木材セルロース繊維の６５部を次
のゴム複合体に混入することによって製造される。

重量部ＥＰＤＭゴム
１００ＦＥＦカーボンブラック １２２
エキステンダーオイル ８５．３酸
化亜鉛 ５ステアリン酸
１ ポリメトキシメチルメラミン １硫 黄
１．５ジモルフオリ／ジスルフア
イド ０．８テルリウムジエチルデチオカー
バメイト ０．８ペンゾチアジルジスルフアイド
１．５ジブチルジチオカーバメイト亜鉛 ２
．５合計 ３２１．４第４図および第５図いよるダイス
を使用して多数のホースを製造する。

ダイスは一定のチャンネル中を有している（チャンネル
の両表面はその軸と平行である）。マンドレル直径は１
．２７肌である。ダイスのその他の特性は表１に示され
ている。表 １ ＊ 複合体Ｅは７５部の木材セルロース繊維を４５部
のゴム、鷹野骨剤おょの結合剤で匁蛙里したものである
ｏ＊＊ ダイスＦのマントレル直径は１．１４肌である
。

複合体供給材料は、８．９仇べワト式押出機を使って表
１に示したダイスを通して押し出される。押し出し速度
はヘッド圧力が２１０ｋ９／仇以上で、約３肌／分であ
る。ダイス温度は、１００℃十約１０００である。すべ
てのホースは、１６０℃で４０分間硬化される。ホース
強度は、ホースの一部分に水圧を加えてこの水圧をホー
スが破裂するまで間断なく増大していくことにより測定
される。ホースが破壊する圧力が記録される。繊維館向
は、ホースの部分をベンゼン中に２独特間浸潰してその
膨潤量を測定することによって測定される。勝欄量（％
）は、もとの寸法でその寸法変化を割って１００を乗ず
ることによって計算される。鞠方向配向は長さ方向の膨
潤に影響を及ぼし、円周方向配口は直径の膨潤に影響を
及ぼし、半径方向配口は壁厚の膨潤に影響を及ぼす。ど
の王万向または寸法の膨欄量もその方向の繊維配向成分
に反比例している。〔「Ｊ．Ａｐｐｌｉｅｄ、Ｐｏｌｙ
ｍｅｒＳｃｉｅｎｃｅ」第１５巻第２４７１〜２４８５
頁（１９７１）参照）。表１のダイスを使用して製造さ
れたホースの破裂強度およびパーセント膨潤値は表川こ
示されている。表 １１ これらのデータは半径方向のホースの繊維補強、従って
半径方向の繊維配向成分がチャンネル出口面積とチャン
ネル入口面積との比の増大につれて増大し、軸方向の繊
維配向成分がそれに対応して減少することを示している
。

円周方向の繊維配向成分もまた、出口面積と入口面積と
の比が増大するにつれて増大するが、これは常に半径方
向より小さい。ダイスＡは、障害のない直線チャンネル
を有するダイスである。

その膨潤値は、鞠方向の膨酒が零であるので繊維の本質
的にすべてが藤方向に配向されていることを示している
。ダイスＢ，ＣおよびＤは、マンドレルから突出する異
なった高さの堰を有していて、この堰高さの相異が出口
面積と入力面積との比の相異となっている以外、同じ寸
法のものである。１．８：１の面積拡張を有するダイス
Ｂで作製されたホースの膨潤値は、（ダイスＡで作製さ
れたホースと比較して）軸方向におけるそのホースの膨
潤が３．２％であるので、軸万向の縦総配向成分が減少
していることを示している。

更にその膨酒値は、半径方向の勝潤量％が円周方向の膨
潤量％より小さいので、半径方向の織雛配向成分が円周
方向の繊維配向成分を越えていることを示している。３
．４：１の面積拡張を有するダイスＣで作製されたホー
スでは、その膨潤値は、半径方向の級縦配向成分が鞠方
向の織総配向成分および円周方向の繊維配向成分の両方
を越えていることを示している。

５：１という面積拡張を有するダイス○で製造したホー
スの膨潤データは、繊維が半径方向に高度に配向されて
いることを示している。

このデータによれば、半径方向の膨潤量％の逆数（１÷
４．８＝０．２雌）が鞠方向の膨酒量％の逆数（１÷１
２．２＝０．０８２）と円周方向の膨滴量％の逆数（１
÷１３．１＝０．０７６）との和０．１斑より大きいか
ら、多数の繊維が半径方向に配向されていることが確認
される。４：１という面積拡張を有するダイスＥで製造
したホースに対する膨酒データは、織雛配向の半径方向
成分が繊維配向の他の方向への成分のいずれかをやはり
越えるから複合体の繊維菱入と堰の壁の角度との両方が
変化しても織総配向の程度には大した影響がないことを
示している。

ダイスＦとＧは外側ダイス部材から突出する異なる高さ
の堰を有する。データは、このダイスで製造されたホー
スでは織雛配向の円周方向成分が等しい面積拡張でマン
ドレル上に堰を有するダイスで製造されたホースにおい
て得られるよりも大きいが、繊維配向の半径方向成分は
級紙配向の他のいずれかの方向の成分をまだ越えること
を示している。改良された破裂強度を表わすホースの製
造を表ｍおよびＮに例示する。

表１および表ロのホースと同様に複合体が押出されて硬
化され、チャンネル出口の近くに狭小部のあるダイスを
使用してチャンネル出口からすぐ上流側で押出物を収鍬
する点において異なる。表ｍにおけるチャンネルの寸法
に対する記号の意味を第７図を参照して説明すると次の
とおりである。Ｄぬはチャンネル出口における外側ダイ
ス部材の直径、Ｄｍｏはチャンネル出口におけるマンド
レルの直径、Ｄｉｃはチャンネル入口と出口のくびれ部
との間のマンドレルの直径、Ｌｉｏはチャンネルの入口
から出口までのチャンネルの長さ、リｏは出口にある狭
小部の長さである。ダイス日は出口に約２０％の狭小部
を有するが、ダイス１は出口に狭小部を有しない制御手
段である。それゆえに、表では、寸法Ｄｉｃは狭４・部
がないからＤｍｏと同じものとして与えられている。狭
小部は上流側堰がある場合はその上流側堰と混同しては
ならない。ダイス日の狭小部前のチャンネル面積とチャ
ンネル入口との比は約３．４：１である。ダイスＪおよ
びダイスＫの各々は出口に約１０％の狭小部を有する。
ダイスＫは入口に２つの互いに対向する堰を有するから
第４図のダイスと第５図のダイスとを合体したもので、
ダイスＫの外側ダイス部材は第４図の外側ダイス部材に
対応しダイスＫのマンドレルは第５図のマンドレルに対
応する。ダイスＫの出口におけるマンドレルの狭４・部
は表わされた面積の減少を与える。ダイスＪの狭小部前
のチャンネル面積とチャンネル入口面積との比は約４．
８：１であり、ダィ＊スＫ狭小部前のチャンネル面積と
チャンネル入口面積との比は約８．４：１である。ダイ
スの寸法は表ｍに示されている。表 ｍ 表 【Ｖ 表町のダイスを使用して製造したホースの性能は表Ｗに
示されている。

ダイス日およびダイス１を使用して製造したホースの破
裂時の圧力を比較してみると、ダイス日で製造したホー
スは改良された破裂強度を示すことを表わしている。同
様に、表ロのダイスＫで製造したホースとダイスＧ（狭
小部なし）で製造したホースとを比較すると、出口に狭
小部のあるダイスＫの方が約１０％大きい破裂強度を示
す。ダイスＪの全面頚拡張は表ロのダイスＣの全面積拡
張とダイス○の全面穣拡張との間になる。しかし、ダイ
スＪにより製造されるホースの破裂強度はダイスＣかダ
イスＤかによるホースの破裂強度を３０％以上越える。
本発明は、２層以上の材料層を接合して単一のホースを
形成し各層では異なる級縄配向を有する多層ホースを包
含する。たとえば、クロスヘッド型押出機により２つの
ホースを押出し、一方のホースや他方のホースを包囲し
て単一の複層ホースを形成している。各層に対して適切
な形状寸法のダイスを選択することによって内層に半径
方向配向を有し外層に軸方向配向を有するまたはその逆
の配向を有するホースを製造することができる。内層が
主として円周方向に配向された繊維で補強され外層が主
として半径方向か麹方向かに配向された繊維で補強され
た複層ホースが高性能な適用例に特に推奨される。２台
のクロスヘッド型押出機を直列にして運転することによ
って、主たる織総配向が各層ごとに異ぬる三層ホースを
製造することができる。

とれとは別に、穣式押出機により供給される単一ヘッド
を使用した共同押出し工程において層状ホースを製造す
ることもできる。本発明を代表的な例について例示して
きたが、それらに限定されるものではない。開示の目的
で選択した本発明の例を変化変形することはできるが、
それらは本発明の精神および範囲から逸脱するものでは
ない。

【図面の簡単な説明】

添付図面の第１図は不連続繊維が半径方向に配向された
状態を示すため一部を切り欠いて補強ホースを示す概略
図、第２図は不連続繊維が軸方向に配向された状態を示
すため一部を切り欠いて補強ホースを示す概略図、第３
図は不連続繊維が円周方向に配向された状態を示すため
一部を切り欠いて補強ホースを示す概略図、第４図は外
側ダイス部材から突出した堰を有するダイスを、その軸
を通るある平面に沿って断面して示す側面図、第５図は
マンドレルから突出した堰を有するダイスをその軸を通
るある平面に沿って断面して示す側面図、第６図は押出
し方向にて横断面積の増大したチャンネルを有したダイ
スをその軸を通るある平面に沿って断面して示す側面図
そして第７図は表ｍに示すチャンネルの寸法に対する記
号を説明する図である。 １，３，５・・・・・・ホース、２，４，６……繊維、
１０・・・・・・マンドレル、１１・・・・・・外側ダ
イス部材、１２・・・・・・チャンネル、１３・・・・
・・内部壁、１４・・・・・・表面、１５・・…・出口
、１６・・・・・・堰、１７・・・・・・入口、Ｑ・・
・・・・上流堰壁角度、ひ・・・・・・下流堰壁直度、
ｈ・・・・・・堰高さ、ｗ・・・・・・堰中、１８・・
・・・・ランド、２０・・・・・・マンドレル、２１・
・・・・・外側ダイス部材、２２・・・・・・チャンネ
ル、２３…・・・内部壁、２４・・・・・・表面、２５
……出口、２６……堰、２，７……入口、２８……ラン
ド、３０……マンドレル、３１・・・・・・外側ダイス
部材、３２…・・・チャンネル、３３・・・・・・内部
壁、３４・・・・・・表面、３５・・・・・・内部壁、
３６・．・・・・出口、３７・・・・・・表面、３８・
・・・・・入口、３９…．．．内部壁、４０……表面、
４３……チヤンネ′レ。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ３次元に配向されていてしかもその繊維配向の程度
   が半径方向成分は円周成分より大であるような不連続繊
   維で補強されていることを特徴とする押出し成形された
   重合体ホース。 ２ 繊維配向の程度が半径方向成分は軸方向成分より大
   である特許請求の範囲第１項記載のホース。 ３ 繊維が半径方向に高度に配向されている特許請求の
   範囲第２項記載のホース。 ４ 重合体がエラストマーであり、そして１００重量部
   のマトリツクス当り約５〜７５重量部の繊維を包含する
   特許請求の範囲第１項記載のホース。 ５ 繊維が木材セルロースである特許請求の範囲第４項
   記載のホース。 ６ 重合体がエラストマーであり、そして１００重量部
   のマトリツクス当り約５〜７５重量部の繊維を包含する
   特許請求の範囲第２項記載のホース。 ７ 繊維が木材セルロースである特許請求の範囲第６項
   記載のホース。 ８ 重合体がエラストマーであり、そして１００重量部
   のマトリツクス当り約５〜７５重量部の繊維を包含する
   特許請求の範囲第３項記載のホース。 ９ 繊維が木材セルロースである特許請求の範囲第８項
   記載のホース。 １０ 加流された特許請求の範囲第９項記載のホース。