JPS6184491A

JPS6184491A - 耐疲労性ホース

Info

Publication number: JPS6184491A
Application number: JP60219025A
Authority: JP
Inventors: ジエリー・レイ・シアフオス; バーナード・カイスター
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1984-10-01
Filing date: 1985-09-30
Publication date: 1986-04-30
Also published as: GB8523158D0; DE3534909C2; CA1236033A; GB2165331B; US4898212A; GB2165331A; BR8504734A; DE3534909A1

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】発明の分野本発明は、一般に加圧下で液体を通すの（こ適した可撓
性合成繊維強化ホースに関する。さらに詳しくは、屈曲
および圧力サイクルに関連した屈曲疲労に対して改良さ
れた耐性を備える合成繊維強化ホースに関する。

発明の背景加圧下での液体輸送用合成繊維強化ホースの使用は公知
である。合成繊維強化ホースは、従来ホースの強化材と
して用いられてきた金属ワイヤーにて強化されたホース
よりも、加圧脈動下および曲げ条件下での疲労に対し、
優れた耐性を示すことを特徴とする。

従来、繊維強化ホースは、通常°の合成材料、例えば、
レーヨン、脂肪族ナイロン、木綿、およびデュポン社よ
り商品名「ダクロン（Ｄａｃｒｏｎ）」　で市販のポリ
（エチレンテレフタレート）エステル等のポリ（アルキ
レンテレフタレート）エステルより作られた繊維か固有
の強度限度を有するために、その耐圧性が制限される。

近年、デュポン社より商品名「ファイバーＢ（Ｆｉｂｅ
ｒ　Ｂ）Ｊ　または「ケブ５−　（Ｋｅｖｌａｒ）　」
　として市販され、米国特許第３６００３５０号に記載
のより強固な芳香族ポリアミド繊維を導入することによ
り、ホースの強化に用いる繊維の量を増やさずに、合成
繊維強化ホースの耐圧性を実質的に増加させることが可
能となった。「ケブラー」芳香族ポリアミドフィラメン
トから紡糸した繊維は、約１２〜約２５ｙ／デニール、
平均約２０ｙ／デニールの高い引張弾性率（一般的には
、強力と称する）を示し、約２チ〜約８％、平均２％〜
４％の破断点伸びを示す。

繊維の「強力」は１次式で定義される：コ「ケブラー」などの材料から作られた高強度の合成繊維
は、例えば「ダクロン」ポリエステル繊維等で強化され
た同等なホースより多くの繊維を用いる必要なしにホー
スの破裂強度を実質的に増加させることができるため、
ホースデザイン上有利に用いられるが、「ケブラー」等
の芳香族ポリアミドから作られた繊維のみで強化された
ホース、およびケブラーと他の形式の繊維がランダムに
混合されているか、または別々の層になっていることを
特徴とするホースは、例えば「ダクロン」、または強力
が約７〜１１ｇ／デニールの範囲内であって、破断伸び
が約９％〜約１７％である脂肪族ナイロンまたはポリビ
ニルアルコール繊維のみにより強化された同等なホース
（こ比べて、早く破損する傾向を示すことが判明してい
る。

例えば、米国特許第３９０５３９８号および第４３４３
３３３号に開示のごとき先行文献では、「ケブラー」等
の繊維、および「ダクロン」または他の低い強力の繊維
の複合層を用いることが示唆されるが、ホースの曲げ疲
れ耐性を最適化するためには強化材の一つの層内におい
てかかる繊維の関係がどの様なものであるべきかについ
ては、依然として不明確である。

従って、公知技術では、異なる繊維の複合体からなる合
成繊維ホース強化材を考慮しているが、単一のホース強
化材層中での「ケブラー」等の強力の高い繊維および「
ダクロン」等の強力の低い繊維間の明確な関係を決定す
る必要がある。

発明の要約従って、本発明の目的の１つは１曲げ疲れに対して向上
した耐性を有する可撓性合成繊維強化ホースを提供する
ことである。

本発明の別の目的は、曲げ疲れに対する耐性を向上させ
る手段として、強力の高い繊維および低い繊維を組合わ
せて用いる可撓性ホースを提供することである。

本発明のもう１つの目的は、特定の強化材層中の強力の
低い繊維および高い繊維間の関係により起こる曲げ疲れ
に対する改善された耐性を有する可撓性強化ホースを提
供することである。

分断面図；第２図は、第１図のホースの２−２線断面図；第３図お
よび第４図は、それぞれ、本発明に従って作られた他の
２種のホースの部分断面側面図である。

好ましい具体例の詳細な説明第１図および第２図は、本発明の可撓性強化ホース印）
を示す。ホース霞は、加圧下でホース（？ｉｊＩにより
輸送される液体に対して耐性を有する物質から作られた
コアチューブ（１）を有スる。コアチューブ（１）は、
好ましくは、ナイロン、特にナイロン１１、熱可塑性エ
ラストマー系ポリウレタン、およびデュポン社より商品
名「ハイトレル（Ｈｙ（ｒｅｌ）４　として市販の熱可
塑性エラストマー系エラストマーを含めた、高分子材料
を用いたホースの設計の分野で公知の押出成形された高
分子材料から作られる。

コアチューブ（１）は、以下にさらに詳しく記載する逆
方向に螺旋状に巻かれた引張られた繊維の内、層（２）
および外層（４）により覆われている。繊維強化材の層
（４）は、後記の引張られた繊維の編組層ａαによって
覆われ、該層は、後記の保護ジャケット（８）で覆われ
、該ジャケットは強化材層（２）および（４）を損傷か
ら保護するのに適した可撓性材料から作られている。

層（２）および（４）は、実質的に互いに平行な関係を
保持しながら、コア（１）のまわりに螺旋状に巻かれた
、交互に隣接した第１繊維（３）および第２繊維（５）
からなる。

繊維（３）は、約１２〜約２５ｆ／デニールの強力およ
び約２％〜約８％の破断点伸びを示す複数の高強度合成
モノフィラメントから作られる。前記の如く、繊維（３
）は、好ましくは、前記の商品名「ケブラー」で市販さ
れている様な芳香族ポリアミドから作られる。

第１図の層（２）および（４）、ならびに第３図および
第４図の層（１２１および（１４は、各々、当業者に公
知の「ハーフラップ（ｈａｌｆ　１ａｐ）ｊと称される
ものである。逆方向に巻かれた螺旋状繊維層は、加圧下
でホースに液体を流した場合に起こり得るねじれを釣り
合わせるために、通常、ホースの構造において対にして
用いられる。

第１図の螺旋状層（２）および（４）、および第３図右
よび第４図の螺旋状層（２）、（４）、α２および圓の
繊維（３）ならびに繊維（５）、ならびに第１図〜第４
図の編組層α■は、各々、選ばれたデニールの繊維から
なる。この場合、デニールとは、繊維の一定の長さあた
りの重量に関するものであり、存在するモノフィラメン
トの数を反映するものである。一般的に、デニールが太
きいと、存在するモノフィラメントの数が多く、繊維は
重い。特定の繊維の数種のデニールのものは通常各製造
業者より入手可能で、ユーザーは数種のデニールを合し
て、特定の用途に望ましい量の繊維を得ることができる
。例えば、商品名「ダクロン（Ｄａｃｒｏｎ）Ｊ　で市
販の１０００および１１００デニールのポリエステル繊
維、ならびｌこ商品名「ケブラー（Ｋｅ　ｖ　ｌ　ａす
」で市販の１５００デニールの芳香族ポリアミドは、現
在入手可能であり、ホース製造業者により通常使用され
ている。

各種のデニールのほかに、標準的に入手可能なデニール
において、撚りがないか、または少量の撚りのある繊維
も１通常購入できる。繊維製造業者は、一般に標準デニ
ールにおける撚りの量を、５′回／インチまたはそれ以
下に制限している。商業上、時計方向の撚りをｒＺＪ撚
りと表わし、反時計方向の撚゛１りをｒｓＪ撚りと表わ
す。もちろんユーザーは数種のデニールを組み合わせ、
撚りの量を増加させて、例えば米国特許第４３４３３３
３号に開示されている「ケブラー」繊維の曲げ疲れにお
ける驚くべき向上環の利点を得ることができる。

第２繊維（５）は、約７〜１１ｇ／デニールの強力、お
よび約９％〜約１７％の破断点伸びを有する強度の低い
合成繊維から作られる。特に好適であることが明らかな
繊維は、前記の「ダクロン」ポリエステルであるが、特
定の用途において望ましい場合は、第２Ｆ！Ｌ維（５）
に関して示した範囲内の強力および破断点伸びを有する
他の繊維を用いてもよい。

ｍ　（１０１は、本発明に従って作られたホースに含ま
れるシースまたはジャケット（８）の下の編組強化材層
である。層（１０１は、前記の繊維（３）および繊維（
５）等の繊維の混合物からなるものでもよく、該繊維は
、互いに隣接して配置されていてもよいし、隣接してい
なくてもよい。しかし、層００は、好ましくは第２繊維
（５）タイプの繊維からなり、シースまたはジャケット
（８）を接着する良好な媒体を提供することが判明して
いるので、前記ポリエステル「ダクロン」からなるのが
より好ましい。本発明により作られたホースには、保護
ジャケット（８）の下に編組層（ＩＧを有さないもの、
および前記の如く繊維（３）および（５）が交互に隣接
していない、コアチューブ（１）およびジャケット（８
）間に位置する強化材の編組層または一対の反対方向に
螺旋状に巻かれた層を含むホースも包含される。

ジャケット（８）は、ホース■を用いる特定の用途に適
した可撓性材料から作られる。押出しナイロンまたはエ
ラストマー系ポリウレタンが、それぞれその良好な耐摩
耗性および耐損傷性のためにジャケット（８）に特に適
していることが判明している。

第３図は、本発明に従って作られた、各層中に交互に隣
接した繊維（３）および（５）を有する１対以上の反対
方向に螺旋状に巻かれた繊維強化材の内層および外層を
有するホース（４αを示す。内層（２）および外層（４
）は対をなし、内層α２および外層圓は別の対をなす。

繊維（３）および（５）は前記のとおりである。

ホース（４〔は、前記の編組層０■を含んでいなくても
よいが、ホース■に関して記載したコアチューブ（１）
およびジャケット（８）を含む。ホース（４ωは、本発
明に従って作られたホースが、前記の交互に隣接した繊
維（３）および（５）からなる少なくとも１対の反対方
向に螺旋状に巻かれた強化材層を必要とすることを示し
ている。

第４図は、本発明に従って作られたホースの一ム体例ω
を示し、該ホースは、液体と好適に適合する材料から作
られた内部ライナー（１５）および外層（１６）を含む
複合コアチューブを有する以外はホースｆ４Ｇと類似す
る。螺旋状に巻かれた層の中間ハーフ　　　　　□オツ
ズ（２１，（４１、■および財、および編組層は１．適
当な接着剤■で互いに接着され、かつジャケット（８）
に接着されている。１１１２１も、接着剤■により、本
発明に従って作られたホースのコアチューブに接着され
ていてもよい。層αｅが熱可塑性エラストマー系ポリウ
レタン等の溶媒和を形成する材料から作られている場合
、層（２）は、溶媒の軟化作用の結果、該溶媒和層の外
側表面に少なくとも部分的に包みこまれて層叫に接着さ
れていてもよい。当業者に公知の如（、Ｎ−メチルピロ
リジンは、例えば米国特許第３７２２５５０号に開示さ
れている如く、熱可塑性ポリウレタンに関して特に有効
な溶媒であることが判明している。適当な接着剤、また
は適当な溶媒によるチューブ外表面の軟化作用の結果と
して起こる包み込みにより接着された内部繊維層を有す
る溶媒和ポリウレタンのみから作られたコアチューブを
有するホースの具体例も、本発明の範囲に含まれる。

ホースωは、接着された構造が本発明により製造された
ホースに含まれると考えられることを示しており、この
場合、コアチューブは少なくとも１つの二重壁を有して
おり、かっ／あるいは適当ないかなる手段により接着が
達成されてもよい。

適当な接着剤としては、接着ホース構造の技術において
公知のホットメルト、リキッドキャストおよび湿分硬化
型接着剤が挙げられるが、これに限定されるものではな
い。

゛　本発明に従って作られたホースの曲げ疲れ耐性にお
ける驚くべき改善は、呼称内径３／１６インチのホース
、を用いた以下の比較例により示される：第　Ｉ　表　
（サンプル。

アチューブ　　ナイロン１１　　ハイトレル６３５６　
　ハイトシル６３５６化材　　　　　　１５００デニー
ルケブ第１ハーフラツプ　　　第１および第２ハーラー
（撚りＯ）の　（１５００デニールケブ　　フラップ（
１５００第２ハーフラツプ　　　ンチ）と８４０デニー
（１５００デニール、　　　ルダクロンボリエス撚り２
〜′／２回ベンチ〕　　チル（撚り１回／インチ〕の交
互層１１００デニール　　　　　−− ダクロンポリエステル（撚りＯ）の編組層且成）ＯＥハイトシル６３５６　　ハイトシル６３５６第１および
第２バー　　第１および第２ハーフラツプ（１ｓｏｏ　
　　　フラップ（１５００デニールケブラー　　　デニ
ールケブラー（撚り２〜ｂ回／イ　　（撚り２〜″／！
回／インチ）　　　　　　　　ンチ）および８４０デニ
ー゛ルダクロンポリエステル（撚り２〜１／！回／インチ〕の交互層第３および第４／）　　　第３および第４バー−フラッ
プ（１５００フラップ（１５００ケブラー（撚り　　　
　デニールケブラー１〜ん８７インチ）　　　（撚り１
〜ｂ回／インチ〕および８４０デニールダクロン（撚り１〜１／！回／インチ）の交互層第　　Ｉ　　表ジャケット　　　ポリウレタン　　　　　ポリウレタン
接着　　　　　　ダグ０フ層を湿分　　　全ての層を湿
分砂硬化型接着剤によ　　　孔型接着剤によりリジャケ
ットに接　　　接着着１．６３５６は、デュポン社より商品名「ハイトレル」
で市販の（つづき）ポリウレタン　　　　　ボリウレタ／　　　　ポリウレ
タン全ての層を湿分硬　　　全ての層を湿分硬　全での
層を湿分硬化型接着剤により　　　孔型接着剤ζこより
　孔型接着剤により接着　　　　　　　　　接着　　　
　　　　接着ショアー０６３ポリエステルである。

前記第工表におけるサンプルＡ、ＢおよびＣは呼称コ、
ア内径約０．１９８インチ、および呼称ジャケット外径
的０．３４５インチを有し、サンプルＤおよびＥは、呼
称コア内径的０．１９２インチおよび呼称ジャケット外
径的０．３８０インチを有する。

前記サンプルＡ、Ｅを後記のテストに付す：（１）曲げ
衝撃：自然長１８インチのホースを１．５インチの半径
を有するｒＵＪ字形となる様に、まん中で曲げる。０〜
４０００ｐｓｉから７０サイクル／分で１８０°Ｆの油
で衝撃を与えると、自由な両端は３５サイクル／分の速
度で４インチ互いに離れたり近づく様に動く。

（２）静的衝撃：曲げずに（１）と同様に行なう。

（３）体積膨張：　５００，１０００．２０００および
３０００Ｐ５ｉの圧力に関して、１９．２５インチのホ
ースに収容される液体の初期体積および最終体積（ｃｄ
／フィート）間の比較。

（４）　　破裂：室温および約１０００Ｐ５ｉ／秒の圧
力増加速度においてホースが破裂する圧力。

次の箪■表は、前記テストにおいて第１表のサンプルＡ
、Ｈに関して得られた結果を示す。

】第　　　璽テ　　ス　　　ト曲げ衝撃　　　　　　　　　　　　　−（破壊するため
のサイクル）　　　　　　２６４，０１８　　１，６３
３８．９８９　　２，２２．５静的衝撃（破壊するためのサイクル）末ホースの集積層。

体積膨張　　　　　　　５００ｐｓｉ　　　、１８（ｃ
ｃ／フィー）　　）　　　　　　　１０００ｐｓｉ　　
　　　、２５　　　　．２２０００ｐｓｉ　　　　、４
４　　　．２３０００ｐｓ　ｉ　　　　、　５１　　　
　、３破裂　　　　　　　　　　　　　　１４．３００
　１６，０ｐｓｔ　　（７Ｑ０Ｆ）　　　　　　　　　
　　　１５，６００　１７．０−−　　　１７．０１サ　　ン　　プ　　ル００９６６．３７２　−− ４１９６６．３７　−− １５ρ１４　４６，７２７＊１５５．９０８　３０７．９０４　ｆｆｉζブー−３０７，９０９バ破壊した、１１　　　　　　＋１　　　　・２１　　　．１４５　　　．２８９　　　
　・２７　　　．４６３　　　．５０４　　　　．３７
　　　．５４７　　　．７０００　　１４．０００　２
４，０００　２４，０００）　Ｏ１５，０００２，７，
０００２６４００）０　　　１６，０００−−２７，０
００サンプルＣおよびＥは本発明）こ従って作る。サン
プルＣをサンプルＡ、Ｂと比較し、サンプルＥをサンプ
ルＤと比較する。第■表に示した結果から明らかな様（
こ、実質的に同等の破裂および体積膨張特性を保持して
いるか、サンプルＣの曲げ衝撃寿命は、サンプルＢ（全
てケブラーの強化材〕よりも３００倍２ｔｋ長く、ダク
ロンおよびケブラー繊維の組合せであるが、各層中で交
互に隣接した配置になっていないサンプルＡと比較する
と約３倍長い。

また、サンプルＥはサンプルＤ（全てケブラーの強化材
〕と実質的に同等な体積膨張特性および破裂特性を備え
ているが、少なくとも３倍長い衝撃−屈曲寿命を示すこ
とも明らかである。

十分には判明していないが、ダクロンポリエステル繊維
等の強度の低い繊維を、ケブラー等の材料から作られた
強度の高い繊維間に交互に連続的に配置することにより
１強度の高い繊維が互いにこすれあい摩耗するのを防ぎ
、かつ圧力変化によりホースが膨張したり収縮したりす
る際の衝撃荷重をやわらげ、かつ／あるいは同様に曲げ
た場合、曲げ疲れ耐性が実質的に向上する結果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

＠１図は、本発明ｌこ従って作られたホースの部分断面
側面図；第２図は、第１図のホースの＋２−μ２線断面図；第３
図および第４図は、それぞれ、本発明に従って作られた
２種のホースの部分断面側面図である。図中の主な符号はっぎのとおりである。１・・・コアチュ、−ブ、２・・・内層、３・・・第１
繊維、４・・・外層、５・・・第２繊維、８・・・ジャ
ケット、１゜・・・編組層。Ｖｆｆｆ出願人　　イートン・コーポレイション代　理
　人　　弁理士　青白　葆　外２名つ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）加圧下における液体の輸送に用いるに適した改良
可撓性強化ホースであつて、該ホースが、コアチューブ
、張力下に該コアチューブのまわりに配置された強化材
からなる少なくとも一対の反対方向に螺旋状に巻かれた
内層および外層、ならびに該強化材のまわりに配置され
た保護ジャケットからなり、前記強化材層が、１２〜約
２５ｇ／デニールの強力および約２％〜約８％の破断点
伸びを有する第１合成繊維、ならびに約７〜１１ｇ／デ
ニールの強力および約９％〜約１７％の破断点伸びを有
する第２合成繊維からなる合成繊維の複合体からなつて
おり、前記各層中にて第１および第２繊維が交互に隣接
して配置されていることにより該ホースが改善された曲
げ疲れ耐性を備えていることを特徴とするホース。
（２）前記内部強化材の層がコアチューブに隣接して配
置されている前記第（１）項のホース。
（３）少なくとも前記内部強化材の層がコアチューブに
接着されている前記第（２）項のホース。
（４）コアチューブが、液体の輸送に適した材料から作
られた内層および溶媒和材料から作られた外層からなる
複合壁を有し、前記強化材層が前記コアチューブに隣接
して配置され、接着されている前記第（１）項のホース
。
（５）コアチューブ内層材がナイロンであり、コアチュ
ーブ外層材がポリウレタンである前記第（４）項のホー
ス。
（６）前記強化材層および前記コアチューブ外層間の接
着において、少なくとも前記層の繊維の一部が溶媒によ
る軟化作用の結果、少なくとも部分的に前記ポリウレタ
ン層に包み込まれている前記第（４）項または第（５）
項のホース。
（７）コアチューブおよびジャケット間に少なくともも
う１つの繊維強化材層を有する前記第（１）項のホース
。
（８）強化材が編組強化材である前記第（７）項のホー
ス。