KR0174261B1

KR0174261B1 - 저투과성 호스

Info

Publication number: KR0174261B1
Application number: KR1019900012262A
Authority: KR
Inventors: 쥰 미토; 데쓰 기타미
Original assignee: 모토야마 가즈오; 요코하마고무가부시키가이샤
Priority date: 1989-08-16
Filing date: 1990-08-10
Publication date: 1999-02-18
Also published as: DE4026161C2; JPH0374691A; KR910004975A; JPH0477194B2; DE4026161A1

Abstract

내용 없음.

Description

저투과성 호스

본 발명은 프레온 가스와 같은 냉매수송용 또는 가솔린 및 경유 등의 연료수송용 호스로서 균형 잡힌 실용성능이 있는, 특히 저투과성이 우수한 호스에 관한 것이다.

종래, 냉매수송용 또는 연료수송용으로 사용되는 호스로서는 내유성(耐油性)이 우수하고, 냉매나 연료의 투과성이 낮은 고무, 예를 들면, 니트릴 고무로 형성된 호스 또는 내관이 고무와 수지의 이중층으로 형성된 호스가 사용되고 있다.

그러나. 특히 최근에는 카 에어콘 등의 냉매로서 사용되고 있는 프레온 가스가 오존층을 파괴하고 피부암을 유발하는 것이 확실해졌으므로, 프레온 가스의 대체품을 연구하는 하나의 방법으로, 종래의 호스보다 가스의 누출이 적은, 즉 저투과성 호스의 개발이 급하게 진행되고 있다.

이러한 종류의 호스로서는, 고무 및/또는 수지층을 사용한 복합구조의 호스가 주된 것이고, 호스의 최내층은 호스의 유연성을 고려하여 두께가 0.1 내지 0.5mm의 범위내로 얇다.

또한, 보강층을 설치하는 경우도 고려할 수 있으나, 보강층의 구성 자체도 종래의 고무 호스 구조와 아무런 변화가 없기 때문에, 가압시의 외부 직경 변화(팽창)가 또한 1 내지 2% 발생한다. 이로 인한 호스의 내표면적 증대와 수지의 신장에 의해 두께가 얇아져서 가스의 누출이 쉽게 발생하는 결점이 있다.

따라서, 본 발명은 위의 사정을 고려하고, 산업상의 요청에 따라 이루어진 것으로서, 프레온 가스 등의 냉매나 가솔린 등의 연료의 투과성이 낮은 호스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

즉, 본 발명은 고무 및/또는 수지층 및 보강사로 구성된 보강층을 갖는 복합 구조의 호스에 있어서, 보강층을 구성하는 보강사의 일정 하중(4.5kgf/개) 연신율이 3.5% 이하이고 보강사의 편조 각도 범위가 54.75° 초과 56.0° 이하임을 특징으로 하는 저투과성 호스를 제공한다.

또한, 호스의 가압시 보강사에 가해지는 부하가 보강사의 파단강도의 5 내지 15%의 범위내인 내압력을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 사용 가압시의 직경 변화가 0.5% 이하인 것이 바람직하다.

이하에서 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 저투과성 호스는 고무 및/또는 수지층을 가지며, 고무 및/또는 수지층내에 보강층을 갖는 복합 구조로 구성된다.

본 발명의 보강층을 구성하는 보강사로는, 일정 하중(4.5kgf/개) 연신율이 3.5% 이하이고 보강사의 편조 각도 범위가 54.75° 초과 56.0° 이하인 것이 좋다.

본 명세서에서 일정 하중 연신율(JIS L 1017)이란 호스 보강층을 구성하는 보강사 1개에 4.5kgf의 하중을 가하는 경우의 보강사의 연신율이다. 또한, 본 명세서에서 보강사 1개란 편조하여 보강층을 이루기 전의 실이다.

본 발명에서 사용하는 보강사의 일정 하중(4.5kgf/개) 연신율은 3.5% 이하인 것이 바람직하다. 3.5%를 초과하면 보강사가 너무 연신되고, 호스의 직경이 넓어지기 때문에 투과성이 높아져 바람직하지 않다.

보강사로 사용하는 재료로는, 레이욘 섬유, 폴리에스테르 섬유, 나일론 섬유 및 경질 강철선 등이 있으나, 위에서 언급한 연신율을 만족시키는 섬유라면 특별히 제한받지 않는다.

구체적으로, 폴리에스테르 섬유로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(데이진, 토레이사 제품: 테토론)가 일반적으로 적절하게 사용된다. 나일론 섬유로는 나일론 6, 나일론 66(아사히가세이사 제품: 레오나) 등이, 경질 강철선으로서는 일반적으로 경질 강철선에 부식 방지와 접착성을 부여하기 위해 아연 도금된 강철선이 사용된다.

특히 바람직하게는, 방향족 폴리아미드(아라미드) 섬유가 있으며, 방향족 폴리아미드 섬유로는 폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드)(듀퐁사; 케블라, 아크조사; 트와론), 폴리파라페닐렌-3,4-디페닐에테르 테레프탈아미드(데이진; 테쿠놀라) 등이 있으며, 이들을 사용한다.

상술한 보강사를 편조하여 보강층에 사용하지만, 본 발명에 있어서의 편조 각도는 54.75° 초과 56.0° 이하인 것이 유리하다. 보다 바람직하게는, 55° 이상 55.5° 이하인 것이 유리하다. 편조 각도가 54.75°(정지각도) 이하에서는 호스 가압시에 호스 길이가 수축되는 대신에 호스의 직경이 팽창하므로, 투과가능한 면적이 커진다. 또한, 56.0°를 초과하면, 호스 가압시에 호스 길이가 너무 길어져서 치수 안정성이 악화되어 바람직하지 않다.

또한, 본 발명의 호스는 일반적인 사용압력인 30 내지 40kgf/cm²의 압력을 가했을 때, 보강사 1개에 가해지는 부하가 파단강도의 5 내지 15%의 범위(즉, 가압시 부하율이 5 내지 15%)인 내압력을 갖는 것이 바람직하다. 즉, 호스의 내압력(파괴압력)이 사용압력의 6.6 내지 20배인 것이 유리하다. 이러한 범위내이면 사의 연신이 적으며, 장기간 저투과성이 유지되고, 내압력에 대하여 효과가 우수하다.

또한, 본 발명의 호스는 사용가압(40kgf/cm²)시의 호스의 직경 변화가 0.5%이하인 것이 유리하다. 직경 변화가 0.5%를 초과하면 직경 변화가 너무 크기 때문에 가스가 쉽게 투과하여 바람직하지 않다.

또한, 본 발명의 저투과성 호스는 고무 및/또는 수지로 이루어진 다층 구조 내에 전술한 보강층을 갖도록 구성되어 있다.

호스에 사용되는 고무는 천연 고무, 합성 고무 등 일반적인 것이다.

구체적으로 예를 들면, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(NBR), 클로로설폰화폴리에틸렌(CSM), 에틸렌-프로필렌-디엔 삼원공중합체 고무(EPDM), 부틸 고무(IIR), 염소화 부틸 고무(C1-IIR), 브롬화 부틸 고무(Br-IIR), 하이드린 고무(CHR, CHC), 아크릴 고무(ACM) 등의 고무 조성물이 있으며, 호스 특성상의 균형 또는 내유성 및 수분 불투과성 등을 고려하면, NBR, CSM, EPDM, CHR, CHC, IIR, C1-IIR 및 Br-IIR의 고무 조성물이 바람직하다.

또한, 고무 조성물에는 고무 이외에 가황제, 충전제, 보강제, 가소제, 노화방지제등이 배합되어 있으며, 가황촉진제, 연화제, 점착부여제, 활제, 석해제(peptizer), 분산제및 가공조제등이 배합될 수도 있다.

또한, 수지로는 프레온 가스의 투과방지 또는 사용환경하에서 생성되는 금속 염화물에 의한 스트레스 크랙 방지 등의 용도에 따라 나일론계 수지, 방향족 폴리아미드 수지, 폴리아미드-폴리에테르 공중합체 등이 사용된다.

나일론계 수지로는, 예를 들면, 나일론 6, 나일론 8, 나일론 10, 나일론 11, 나일론 12, 나일론 66, 나일론 610 및 이들의 공중합체와 이들을 함유하는 폴리아미드계 수지 등이 있다.

특히 프레온 가스의 투과방지 및 내스트레스 크랙성을 동시에 고려하는 경우, 나일론 11 및/또는 나일론 12를 필수성분으로서 함유하는 폴리아미드계 수지가 바람직하며, 40 내지 80중량부의 나일론 6 및/또는 나일론 6-66 공중합체, 5 내지 30중량부의 나일론 11 및/또는 나일론 12 및 10 내지 40중량부의 폴리올레핀계 수지로 이루어진 수지 조성물이 바람직하다.

나일론 11 및/또는 나일론 12를 필수성분으도 함유하는 폴리아미드계 수지의 구체적인 예를 들면, 나일론 11, 나일론 12의 각각 단독 또는 혼합 수지, 60중량% 이상의 나일론 11 및/또는 나일론 12와 40중량%, 미만의 기타 폴리아미드계 수지, 예를 들면, 나일론 6 등의 배합물 중합체 등이 있다.

또한, 40 내지 80중량부의 나일론 6 및/또는 나일론 6-66 공중합체, 5 내지 30중량부의 나일론 11 및/또는 나일론 12 및 10 내지 40중량부의 폴리올레핀계 수지로 이루어진 수지 조성물에서는 폴리올레핀은 α-올레핀 공중합체이거나, α-올레핀 공중합체일 수도 있으며, 폴리올레핀의 구체적인 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체 및/또는 이들 중합체의 말레산 부가물 등이 있다.

당해 수지 조성물에는, 필요에 따라, 노화방지제등의 다른 첨가제를 가할 수 있다(예를 들면, 내열제 0.03 내지 0.5중량% 및 가소제 3 내지 10중량% 첨가).

위의 배합 비율은 수지 조성물에 내스트레스 크랙성과 유연성을 함께 유지하기 위해 한정된 것이다.

방향족 폴리아미드 수지로는 메타크실렌 디아민과 아디프산으로부터 합성되며, 다음 일반식(I)로 표시되고, 구체적인 예를 들면, MXD6(토오요보오세끼(주) 제품) 등이 있다.

또한, 폴리아미드-폴리에테르 공중합체는 폴리아미드 세그먼트와 폴리에테르 세그먼트로 이루어진 블럭 공중합체이며, 폴리아미드 세그먼트는 나일론 6, 나일론 11, 나일론 12, 나일론 6-66 공중합체, 나일론 6-12 공중합체 등으로부터 이루어지고, 폴리에테르 세그먼트는 폴리테트라메틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜 및 폴리에틸렌 글리콜 등으로부터 이루어진다.

폴리아미드 세그먼트와 폴리에테르 세그먼트 성분의 조합에 의해, 여러 가지 정도의 유연성, 융점 및 내유성을 나타내는 공중합체가 수득된다.

구체적인 예를 들면, PEBAX 5533ST01, PEBAX 5562 MAOO, PEBAX 5512 MNOO(이상, 아토켐(주) 제품), 다이아미드 PAE E47(다이셀-휠스(주) 제품) 등이 있다.

본 발명의 저투과성 호스는 전술한 고무 및/또는 수지를 몇층으로 겹쳐서 보강층과 함께 다층화한 복합 구조인 것이 유리하다.

예를 들면, 내관, 보강층 및 외관을 갖는 호스로서, 호스의 사용목적, 사용 조건 등에 의해 내관을 더욱 다층화하거나, 스트레스 크랙 방지층을 설치할 수도 있다.

본 발명의 저투과성 호스의 제조법으로는 공지된 방법을 적용할 수 있으나, 예를 들면, 내관을 수지층과 고무층의 다층 구조로 하고, 그 위에 보강층과 외관을 갖는 경우를 다음에 나타낸다.

수지의 종류에 따라 준비한 다수의 압출기를 사용하여, 각 압출기를 결합한 공통의 다층 압출 헤드로부터 호스의 내관을 형성하는 수지를 미리 이형제를 부여한 맨드렐 위에 각각 압출하여 다층 구조의 수지 튜브를 형성시킨다. 수지 튜브를 형성한 맨드렐을 고무 압출기를 통하여 수지 튜브 위에 고무를 압출하여, 고무제의 내관 외층을 형성시킨다. 또한, 필요에 따라 수지 튜브 표면에 염화고무계, 페놀수지계, HRH계 등의 접착제를 도포 및 스프레이 등으로 부여한 후, 고무층을 형성시킬 수 있다.

상기와 같이 형성된 내관 위에 편조기를 사용하여 본 발명에 나타낸 조건의 보강사를 편조하고, 그 위에 고무 압출기를 사용하여 고무제외관을 형성한다. 이렇게 하여 내관, 보강층 및 외관이 형성된 맨드렐을 130 내지 170°C, 바람직하게는 140 내지 160°C의 온도 범위내에서 가압하에 가열하고, 고무층을 가황한 다음, 냉각시키고, 마지막으로 맨드렐을 빼내어 본 발명의 호스를 수득한다.

[실시예]

이하, 본 발명을 실시예에 따라 더욱 구체적으로 설명한다.

[실시예]

위에서 설명한 방법으로, 나일론 6(58.2중량%), 나일론 11(14.5중량%) 및 에틸렌-프로필렌 공중합체(27.3중량%)로 이루어진 재료를 사용하여 내부 직경이 11mm 이고 두께가 0.15mm인 최내층, 부틸 고무(IIR) 재료를 사용하여 두께가 1.5mm인 내층, 염소화 부틸 고무(C1-IIR) 재료를 사용하여 두께가 1.5mm인 외층 및 내층과 외층 사이에 표 1에 표시된 각종 보강층을 갖는 호스(실시예 1 내지 4, 비교실시예 1내지 4)를 제조한다. 이들 호스를 사용하여, 프레온 가스 투과량과 투과량에 영향을 주는 가압시의 호스의 직경 변화를 조사하였다. 그 결과를 표 1에 기재한다.

[프레온가스 투과량의 측정방법]

JAR 규격(니혼레이토쿠초코교카이 규격)의 JRA 2001에 준한다.

호스의 길이(자유 길이 0.5m)의 상기의 각종 호스에 냉매를 호스 내용적 1cm³당 0.6±0.1g을 봉입한다. 온도 100℃에서 96시간 동안 방치하고, 24시간 후와 96시간 후의 감량(가스 투과량)을 측정하여 g/m/72hr로 수치를 환산한다.

또한, 가압시의 직경 변화에 대한 측정은 40kgf/cm²으로 가압했을 때의 호스 외부 직경과 무가압시의 호스의 외부 직경을 노기스로 측정하고, 다음 식[1]에 대하여 구한다.

표 1로부터 명백한 바와 같이, 보강층의 보강사로서 폴리에스테르를 사용하고, 폴리에스테르의 일정 하중(4.5kgf/개)시의 연신율이 4%인 것은 3%인 것보다 사의 가연이 적기 때문에, 연신이 커져서 바람직하지 않다.

또한, 아라미드 및 경질 강철선은 사의 연신이 극히 작아서, 가압시의 직경 변화는 각도의 요소가 가스 투과성에 크게 영향을 준다. 한편, 폴리에스테르는 사의 연신이 크므로, 편조 각도를 54.75° (정지각도)보다 크게 함으로써 가압시에 정지각도 방향으로 편조 각도를 변화시키고, 호스의 길이방향으로 호스를 연신함으로써 호스 직경방향의 팽창을 방지할 수 있다.

또한, 가압시의 부하율(=1/안전율)을 작게 함으로써 보강사 1개당의 하중(연신)을 억제할 수 있다.

본 발명의 보강층을 호스의 복합구조 속에 포함시킴으로써, 종래의 복합구조의 호스에 비하여 투과량을 30 내지 50% 삭감시킬 수 있는 저투과성의 호스를 수득할 수 있다.

또한, 본 발명의 호스는 고온하에서의 수지 변형도 억제하고, 수지층의 열화를 방지할 수도 있다.

Claims

고무 및/또는 수지층 및 보강사로 구성되는 보강층을 갖는 복합구조의 호스에 있어서, 보강층을 구성하는 보강사의 일정 하중(4.5kgf/개) 연신율이 0.3 내지 3.5%이고 보강사의 편조 각도 범위가 54.75° 초과 56.0° 이하임을 특징으로 하는 저투과성 호스.