WO2020217898A1 - 高圧ホースおよびその製造方法 - Google Patents

高圧ホースおよびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2020217898A1
WO2020217898A1 PCT/JP2020/015022 JP2020015022W WO2020217898A1 WO 2020217898 A1 WO2020217898 A1 WO 2020217898A1 JP 2020015022 W JP2020015022 W JP 2020015022W WO 2020217898 A1 WO2020217898 A1 WO 2020217898A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
reinforcing
rubber layer
layer
winding
pressure hose
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/015022
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
皓一朗 川井
千田 諭
裕久 臼井
Original Assignee
住友理工ホーステックス株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 住友理工ホーステックス株式会社 filed Critical 住友理工ホーステックス株式会社
Priority to CN202080003118.3A priority Critical patent/CN112236304B/zh
Priority to EP20794095.8A priority patent/EP3848197B1/en
Publication of WO2020217898A1 publication Critical patent/WO2020217898A1/ja
Priority to US17/165,956 priority patent/US11333272B2/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L11/00Hoses, i.e. flexible pipes
    • F16L11/04Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics
    • F16L11/08Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall
    • F16L11/088Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall comprising a combination of one or more layers of a helically wound cord or wire with one or more braided layers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L11/00Hoses, i.e. flexible pipes
    • F16L11/04Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics
    • F16L11/08Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall
    • F16L11/081Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall comprising one or more layers of a helically wound cord or wire
    • F16L11/083Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall comprising one or more layers of a helically wound cord or wire three or more layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B1/00Layered products having a non-planar shape
    • B32B1/08Tubular products
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B15/06Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of natural rubber or synthetic rubber
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B25/00Layered products comprising a layer of natural or synthetic rubber
    • B32B25/10Layered products comprising a layer of natural or synthetic rubber next to a fibrous or filamentary layer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B25/00Layered products comprising a layer of natural or synthetic rubber
    • B32B25/14Layered products comprising a layer of natural or synthetic rubber comprising synthetic rubber copolymers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B25/00Layered products comprising a layer of natural or synthetic rubber
    • B32B25/16Layered products comprising a layer of natural or synthetic rubber comprising polydienes homopolymers or poly-halodienes homopolymers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B25/00Layered products comprising a layer of natural or synthetic rubber
    • B32B25/18Layered products comprising a layer of natural or synthetic rubber comprising butyl or halobutyl rubber
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/026Knitted fabric
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/02Synthetic macromolecular fibres
    • B32B2262/0223Vinyl resin fibres
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/02Synthetic macromolecular fibres
    • B32B2262/0261Polyamide fibres
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/02Synthetic macromolecular fibres
    • B32B2262/0261Polyamide fibres
    • B32B2262/0269Aromatic polyamide fibres
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/02Synthetic macromolecular fibres
    • B32B2262/0276Polyester fibres
    • B32B2262/0284Polyethylene terephthalate [PET] or polybutylene terephthalate [PBT]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/546Flexural strength; Flexion stiffness
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2597/00Tubular articles, e.g. hoses, pipes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L11/00Hoses, i.e. flexible pipes
    • F16L11/04Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics
    • F16L11/08Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall
    • F16L11/085Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall comprising one or more braided layers

Definitions

  • the present invention relates to a high pressure hose and a method for manufacturing the same.
  • Japanese Patent No. 4383586 and Japanese Patent No. 6049264 include a high-pressure hose including an inner rubber layer, an outer rubber layer, a plurality of reinforcing layers, and an intermediate rubber layer interposed between the plurality of reinforcing layers.
  • the reinforcing layer of the high-pressure hose described in Japanese Patent No. 4383586 includes an even-numbered inner reinforcing layer (inner pressure-bearing layer) and an even-numbered outer reinforcing layer (tensile load-bearing layer) in which the reinforcing wire is spirally wound. Be prepared. In the even-numbered inner reinforcing layer, the winding angle of the reinforcing wire is configured to increase from the inside to the outside.
  • the winding angle of the reinforcing wire is set to 49.7 ° to 51.4 °, which is smaller than the minimum winding angle of the inner reinforcing layer.
  • the winding angle of the reinforcing wire is configured to decrease from the inside to the outside.
  • high pressure hoses are required to have high flexibility in addition to having high pressure resistance.
  • the high pressure hose In order to ensure high pressure resistance, the high pressure hose generally has a reinforcing layer.
  • the reinforcing layer when bending the high pressure hose, the repulsive force increases as the bending angle increases.
  • it is required to reduce the change in the repulsive force at the time of bending.
  • An object of the present invention is to provide a high-pressure hose having excellent pressure resistance and high flexibility and a method for manufacturing the hose.
  • the high-pressure hose according to the present invention is provided with two or more even-numbered layers between the inner rubber layer, the outer rubber layer, and the inner rubber layer and the outer rubber layer, and a plurality of reinforcing wires are spirally wound around the hose. It is provided with an even-numbered reinforcing layer in which the winding directions of the reinforcing wires are alternated, and an intermediate rubber layer arranged between the even-numbered reinforcing layers. In the even-numbered reinforcing layers, the winding angles ⁇ of the reinforcing wires in all the layers are set to be the same, and in the even-numbered reinforcing layers, the winding pitch P of the reinforcing wires is the inner rubber. Larger settings are made in order from the layer side to the outer rubber layer side.
  • the reinforcing wire is wound in a spiral shape and is not woven in a grid pattern.
  • the high-pressure hose is bent, it is stretched and deformed on the convex side of the bend, whereas it is contracted and deformed on the concave side of the bend. That is, on the bending convex side, the reinforcing wire is deformed so that the winding angle becomes smaller.
  • the reinforcing wire is deformed so that the winding angle becomes large.
  • the winding angle of the reinforcing wire of the reinforcing layer of each layer is set to be the same in the initial state.
  • the fact that the winding angles are the same means that the winding angles are the same as the design value, and means that variations due to manufacturing are included.
  • the variation due to manufacturing is within ⁇ 1 °.
  • the winding angle is set to be the same, when the high-pressure hose is bent, the change in the winding angle on the bending convex side and the change in the winding angle on the bending concave side can be reduced. Therefore, the change in the repulsive force when bending the high-pressure hose can be reduced. As a result, the high-pressure hose has excellent pressure resistance and can have high flexibility.
  • the reinforcing wire is wound in a spiral shape by rotating the reinforcing wire of each layer with respect to the inner rubber layer while feeding the inner rubber layer at a constant speed in the axial direction. , The rotation speed of the reinforcing wire is made slower on the outer rubber layer side than on the inner rubber layer side. As a result, the above-mentioned high-pressure hose can be manufactured.
  • the high-pressure hose 1 is a hose used for circulating a high-pressure fluid in construction machinery, civil engineering machinery, industrial machinery, vehicles, ships, and the like.
  • the high-pressure hose 1 contains rubber as a main component and includes a plurality of reinforcing layers in order to exhibit high pressure resistance.
  • the high-pressure hose 1 is formed in a straight line in a no-load state, and is in a bent state when attached to a mating member. However, the high pressure hose 1 does not prevent it from being used in a straight line. Then, in the attachment work, the linear high-pressure hose 1 is attached to the mating member while being bent.
  • the high-pressure hose 1 is not limited to a linear shape, and may have a bent shape during vulcanization. Even in this case, in the attachment work, the high-pressure hose 1 is attached to the mating member while being further bent or extended in a straight line.
  • the high-pressure hose 1 is required to have high pressure resistance and flexibility.
  • the high-pressure hose 1 in this example is a hose capable of exerting these functions.
  • the high-pressure hose 1 includes an inner rubber layer 10 on the innermost surface.
  • the inner rubber layer 10 is formed of a rubber material in a tubular shape.
  • the inner rubber layer 10 may be formed into a tubular shape by an extruder, or may be formed into a tubular shape by winding a rubber sheet.
  • the inner rubber layer 10 may be formed in a tubular shape by winding the rubber sheet in a spiral shape, or the one end and the other end of the rubber sheet may be butted like seaweed of rolled sushi. It may be formed into a tubular shape.
  • the rubber material applied to the inner rubber layer 10 is, for example, nitrile butadiene rubber (NBR), chlorosulfonated polyethylene rubber (CSM), ethylene-propylene-diene ternary copolymer rubber (EPDM), butyl rubber (IIR), chlorine.
  • NBR nitrile butadiene rubber
  • CSM chlorosulfonated polyethylene rubber
  • EPDM ethylene-propylene-diene ternary copolymer rubber
  • IIR butyl rubber
  • chlorine Nitrile rubber
  • Cl-IIR butyl brominated rubber
  • hydrin rubber CHR, CHC
  • acrylic rubber ACM
  • chloroprene rubber CR
  • the high pressure hose 1 is provided with an outer rubber layer 20 on the outermost surface.
  • the outer rubber layer 20 is formed of a rubber material in a tubular shape.
  • the outer rubber layer 20 is formed into a tubular shape by an extruder, which will be described later.
  • the outer rubber layer 20 may be formed in a tubular shape by winding a rubber sheet.
  • the outer rubber layer 20 may be formed in a tubular shape by winding a rubber sheet in a spiral shape, or the outer end of the rubber sheet may be butted against each other like seaweed of rolled sushi. It may be formed into a tubular shape.
  • the rubber material applied to the outer rubber layer 20 the rubber material described in the inner rubber layer 10 can be applied. The same type of material may be applied to the inner rubber layer 10 and the outer rubber layer 20, or different materials may be applied.
  • the high-pressure hose 1 further includes a fiber layer 30 on the outer peripheral surface of the inner rubber layer 10.
  • the fiber layer 30 has a function of restricting the outward deformation of the inner rubber layer 10 in the radial direction.
  • the fiber layer 30 is formed in a tubular shape by, for example, a fiber sheet woven in a lattice pattern by a resin.
  • the fiber layer 30 is formed in a tubular shape by winding a band-shaped fiber sheet around the outer peripheral surface of the inner rubber layer 10.
  • the resin material applied to the fiber layer 30 is, for example, vinylon (polyvinyl alcohol), polyamide (nylon), aramid, polyethylene terephthalate (PET) and the like.
  • the high-pressure hose 1 has the fiber layer 30, but may not have the fiber layer 30.
  • the high-pressure hose 1 further includes an even-numbered reinforcing layer 40.
  • the high pressure hose 1 has four reinforcing layers 41, 42, 43, 44.
  • the high-pressure hose 1 may have only two reinforcing layers 40, or may have six or more even-numbered reinforcing layers 40.
  • the even-numbered reinforcing layer 40 is provided between the inner rubber layer 10 and the outer rubber layer 20.
  • Each of the even-numbered reinforcing layers 41, 42, 43, and 44 is spirally wound with a plurality of reinforcing wires 41a, 42a, 43a, and 44a.
  • the layer numbers of the reinforcing layers 40 are such that the reinforcing layer 41 of the innermost layer is layer 1, and the order is ascending from the inner rubber layer 10 side to the outer rubber layer 20 side. That is, the reinforcing layer 42 is the layer 2, the reinforcing layer 43 is the layer 3, and the reinforcing layer 44 is the layer 4.
  • the generalized layer n of the reinforcing layer 40 will be used as appropriate.
  • the winding directions of the reinforcing wires 41a, 42a, 43a, 44a are alternately arranged from the inner rubber layer 10 side to the outer rubber layer 20 side. ..
  • the reinforcing lines 41a and 43a of the reinforcing layers 41 and 43 of the layers 1 and 3 are in the right-hand screw direction
  • the reinforcing lines 42a and 44a of the reinforcing layers 42 and 44 of the layers 2 and 4 are in the left-handed screw direction. Is.
  • the high-pressure hose 1 has an even-numbered reinforcing layer 40, the number of reinforcing layers 41 and 43 in the right-hand thread direction and the number of reinforcing layers 42 and 44 in the left-hand thread direction are the same.
  • a material having high tensile resistance for example, metal is applied to the reinforcing wires 41a, 42a, 43a, 44a.
  • the metal for example, copper wire or the like is applied.
  • the high pressure hose 1 further includes an intermediate rubber layer 50.
  • the intermediate rubber layer 50 is arranged between each of the even-numbered reinforcing layers 40, and is also arranged between the fiber layer 30 and the innermost reinforcing layer 41. Therefore, the intermediate rubber layer 50 is always interposed between the two adjacent reinforcing layers 40.
  • the intermediate rubber layer 51 is arranged between the fiber layer 30 and the reinforcing layer 41 of the layer 1.
  • the intermediate rubber layer 52 is arranged between the reinforcing layers 41 and 42 of the layers 1 and 2.
  • the intermediate rubber layer 53 is arranged between the reinforcing layers 42 and 43 of the layers 2 and 3.
  • the intermediate rubber layer 54 is arranged between the reinforcing layers 43 and 44 of the layers 3 and 4.
  • the intermediate rubber layer 50 is formed in a tubular shape by a rubber material.
  • the intermediate rubber layer 50 is formed in a tubular shape by winding a rubber sheet around it.
  • the intermediate rubber layer 50 may be formed in a tubular shape by winding the rubber sheet in a spiral shape, or the one end and the other end of the rubber sheet may be butted like seaweed of rolled sushi. It may be formed into a tubular shape. Further, the intermediate rubber layer 50 can also be formed into a tubular shape by an extruder.
  • the rubber material applied to the intermediate rubber layer 50 the rubber material described in the inner rubber layer 10 can be applied.
  • the intermediate rubber layer 50 may be made of the same material as the inner rubber layer 10, or may be made of a different material.
  • reinforcing wires 41a-44a 3. Detailed configuration of reinforcing wires 41a-44a
  • the reinforcing wires 41a-44a are wound in a spiral shape.
  • the detailed configuration of the reinforcing lines 41a-44a will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the winding angle ⁇ and the winding pitch P for the reinforcing wires 41a-44a will be described.
  • the winding angle ⁇ of the reinforcing wire 41a-44a is an acute angle among the angles formed by the wire parallel to the center line of the high-pressure hose 1 and the reinforcing wire 41a-44a.
  • the winding angle ⁇ of the reinforcing wire 41a of the layer 1 is ⁇ (1)
  • the winding angle ⁇ of the reinforcing wire 42a of the layer 2 is ⁇ (2)
  • the winding angle ⁇ of the reinforcing wire 43a of the layer 3 is ⁇ (3).
  • ⁇ (4) be the winding angle ⁇ of the reinforcing wire 44a of the layer 4.
  • the winding angle ⁇ of the reinforcing wire of the layer n is ⁇ (n).
  • winding angles ⁇ (n) are the same means that the winding angles ⁇ (n) are the same as the design value, and means that variations due to manufacturing are included. For example, the variation due to manufacturing is within ⁇ 1 °.
  • the winding pitch P of the reinforcing wires 41a-44a is the axial distance between the spiral reinforcing wires 41a-44a.
  • the winding pitch P of the reinforcing wire 41a of the layer 1 is P (1)
  • the winding pitch P of the reinforcing wire 42a of the layer 2 is P (2)
  • the winding pitch P of the reinforcing wire 43a of the layer 3 is P (3).
  • P (4) be the winding pitch P of the reinforcing wire 44a of the layer 4.
  • the winding pitch P of the reinforcing wire of the layer n is P (n).
  • the winding pitches P (1), P (2), P (3), and P (4) of the reinforcing wires 41a-44a are from the inner rubber layer 10 side to the outer rubber. Larger settings are made on the layer 20 side in order.
  • the winding pitch (n) satisfies P (n-1) ⁇ P (n).
  • the relationship of the winding pitch P (n) of each layer n is set so that the winding angles ⁇ (n) are the same. That is, the winding pitch P (n) of each layer n depends on the winding diameter of the reinforcing layer 40 of each layer n. In other words, the winding pitch P (n) of each layer n is geometrically obtained based on a constant winding angle ⁇ (n) and the winding diameter of the reinforcing layer 40 of each layer n.
  • the winding angle ⁇ can be set as in the following two examples.
  • the winding angle ⁇ as a first example is set to the same angle as the stationary angle 54.7 °.
  • the stationary angle is an angle at which the reinforcing layer 40 evenly shares the pressure in the axial direction and the radial direction of the high pressure hose 1 when an internal pressure is generated in the high pressure hose 1. Then, regardless of whether the winding angle ⁇ is larger or smaller than the rest angle 54.7 °, the winding angle ⁇ of each reinforcing layer 40 of the high-pressure hose 1 as a whole is deformed in a direction approaching the rest angle. Acts on. That is, by setting all the winding angles ⁇ (n) to the same angle as the stationary angle 54.7 °, the amount of deformation is reduced.
  • the winding angle ⁇ as the second example is set to an angle larger than the static angle of 54.7 °.
  • all winding angles ⁇ (n) are in the range of greater than 54.7 ° and less than or equal to 57 °.
  • the high-pressure hose 1 is less likely to contract in the axial direction. Therefore, when the high-pressure hose 1 is attached to the mating member, the high-pressure hose 1 can be prevented from coming off from the mating member.
  • the manufacturing apparatus 100 of the high-pressure hose 1 will be described with reference to FIG.
  • the manufacturing apparatus 100 includes an inner rubber layer extruder 101, a winding apparatus 102, an outer rubber layer extruder 103, and a vulcanization apparatus 104.
  • the inner rubber layer extrusion device 101 is a device that forms an unvulcanized inner rubber layer 10 on the outer peripheral side of the mandrel by supplying a mandrel (not shown).
  • the winding device 102 includes a feeding device 102a, a fiber layer winding device 110, an intermediate rubber layer winding device 120, a reinforcing wire winding device 130, an intermediate rubber layer winding device 140, a reinforcing wire winding device 150, and an intermediate rubber layer. It includes a winding device 160, a reinforcing wire winding device 170, an intermediate rubber layer winding device 180, and a reinforcing wire winding device 190.
  • the feeding device 102a is a device that feeds the inner rubber layer 10 arranged on the outer periphery of the mandrel at a constant speed in the axial direction.
  • the fiber layer wrapping device 110 is a device for wrapping a strip-shaped material sheet of the fiber layer 30 by a wrapping method.
  • the fiber layer winding device 110 includes a rotary drum 111 and a bobbin 112 attached to the rotary drum 111 and holding a strip-shaped material sheet of the fiber layer 30.
  • the intermediate rubber layer wrapping devices 120, 140, 160, 180 are devices for wrapping the strip-shaped material sheet of the intermediate rubber layer 50 by a wrapping method.
  • the intermediate rubber layer winding devices 120, 140, 160, 180 are attached to the rotary drums 121, 141, 161, 181 and the rotary drums 121, 141, 161, 181 to hold the strip-shaped material sheet of the intermediate rubber layer 50. It includes 122, 142, 162, 182.
  • the rotary drums 121, 141, 161, 181 are rotatably provided around the inner rubber layer 10 which is fed at a constant speed in the axial direction.
  • Reinforcing wire winding devices 130, 150, 170, 190 are devices for spirally winding a plurality of reinforcing wires 41a-44a of the reinforcing layers 41-44.
  • the reinforcing wire winding devices 130, 150, 170, 190 are attached to the rotary drum 131, 151, 171 and 191 and the rotary drum 131, 151, 171 and 191 to hold a plurality of reinforcing wires 41a-44a. It is equipped with bobbins 132, 152, 172, 192.
  • the rotating drums 131, 151, 171 and 191 are rotatably provided around the inner rubber layer 10 which is fed at a constant speed in the axial direction.
  • the plurality of bobbins 132, 152, 172, 192 are arranged on the corresponding rotating drums 131, 151, 171 and 191 at intervals in the circumferential direction.
  • the outer rubber layer extrusion device 103 is a device for arranging the outer rubber layer 20 on the outer peripheral surface of the reinforcing layer 44.
  • an apparatus in which the strip-shaped material sheet of the outer rubber layer 20 is wound in a spiral shape or the both ends are abutted may be used.
  • the vulcanizing apparatus 104 is an apparatus for vulcanizing the inner rubber layer 10, the outer rubber layer 20, and the intermediate rubber layer 50 after the outer rubber layer 20 is wound.
  • a resin sheet may be spirally wound around the outer peripheral surface of the outer rubber layer 20 to play the role of an outer mold during vulcanization.
  • the unvulcanized inner rubber layer 10 is arranged on the outer periphery of the mandrel by the inner rubber layer extruder 101 (S1). Subsequently, the fiber layer winding device 110 winds the strip-shaped material sheet of the fiber layer 30 while the mandrel in which the inner rubber layer 10 is arranged on the outer peripheral side is fed at a constant speed in the axial direction by the feeding device 102a.
  • the strip-shaped material sheet may be wound in a spiral shape, or may be wound so that one end and the other end of the strip-shaped material sheet are butted against each other. In this way, the fiber layer 30 is formed (S2).
  • the intermediate rubber layer winding device 120 winds the strip-shaped material sheet of the intermediate rubber layer 51 of the layer 1 while the mandrel is fed at a constant speed in the axial direction by the feeding device 102a.
  • the strip-shaped material sheet may be wound in a spiral shape, or may be wound so that one end and the other end of the strip-shaped material sheet are butted against each other.
  • an extrusion device may be applied to the intermediate rubber winding device 120. In this way, the intermediate rubber layer 51 of the layer 1 is formed (S3).
  • the feeding device 102a feeds the mandrel at a constant speed in the axial direction, while the reinforcing wire winding device 130 winds a plurality of reinforcing wires 41a in a spiral shape.
  • the rotation speed of the rotating drum 131 is set to be the winding angle ⁇ (1) and the winding pitch P (1).
  • the reinforcing layer 41 of the layer 1 is formed (S4).
  • the strip-shaped material sheet of the intermediate rubber layer 52 of the layer 2 is wound by the intermediate rubber layer winding device 140.
  • the strip-shaped material sheet may be wound in a spiral shape, or may be wound so that one end and the other end of the strip-shaped material sheet are butted against each other.
  • an extrusion device may be applied to the intermediate rubber winding device 140. In this way, the intermediate rubber layer 52 of the layer 2 is formed (S5).
  • the feeding device 102a feeds the mandrel at a constant speed in the axial direction, while the reinforcing wire winding device 150 winds a plurality of reinforcing wires 42a in a spiral shape.
  • the rotation speed of the rotary drum 151 is set to be the winding angle ⁇ (2) and the winding pitch P (2). That is, the rotation speed of the rotating drum 151 of the reinforcing wire winding device 150 is slower than the rotating speed of the rotating drum 131 of the reinforcing wire winding device 130 located on the inner rubber layer 10 side. In this way, the reinforcing layer 42 of the layer 2 is formed (S6).
  • the strip-shaped material sheet of the intermediate rubber layer 53 of the layer 3 is wound by the intermediate rubber layer winding device 160.
  • the strip-shaped material sheet may be wound in a spiral shape, or may be wound so that one end and the other end of the strip-shaped material sheet are butted against each other.
  • an extrusion device may be applied to the intermediate rubber winding device 160. In this way, the intermediate rubber layer 53 of the layer 3 is formed (S7).
  • the rotation speed of the rotary drum 171 is set to be the winding angle ⁇ (3) and the winding pitch P (3). That is, the rotation speed of the rotating drum 171 of the reinforcing wire winding device 170 is slower than the rotating speed of the rotating drum 151 of the reinforcing wire winding device 150 located on the inner rubber layer 10 side. In this way, the reinforcing layer 43 of the layer 3 is formed (S8).
  • the strip-shaped material sheet of the intermediate rubber layer 54 of the layer 4 is wound by the intermediate rubber layer winding device 180.
  • the strip-shaped material sheet may be wound in a spiral shape, or may be wound so that one end and the other end of the strip-shaped material sheet are butted against each other.
  • an extrusion device may be applied to the intermediate rubber winding device 180. In this way, the intermediate rubber layer 54 of the layer 4 is formed (S9).
  • a plurality of reinforcing wires 44a are spirally wound by the reinforcing wire winding device 190 while the mandrel is fed at a constant speed in the axial direction by the feeding device 102a.
  • the rotation speed of the rotary drum 191 is set to be the winding angle ⁇ (4) and the winding pitch P (4). That is, the rotation speed of the rotating drum 191 of the reinforcing wire winding device 190 is slower than the rotating speed of the rotating drum 171 of the reinforcing wire winding device 170 located on the inner rubber layer 10 side. In this way, the reinforcing layer 44 of the layer 4 is formed (S10).
  • the rotation speeds V (1), V (2), V (3), and V (4) of the rotating drums 131, 151, 171 and 191 in the reinforcing wire winding devices 130, 150, 170 and 190 are expressed by the equations. It has the relationship of (3). That is, in a state where the inner rubber layer 10 is fed at a constant speed in the axial direction, the rotation speed of the reinforcing wires 41a-44a is slower on the outer rubber layer 20 side than on the inner rubber layer 10 side.
  • the outer rubber layer 20 is arranged so as to cover the outer peripheral surface of the reinforcing layer 44 by the outer rubber layer extruder 103. In this way, the outer rubber layer 20 is formed (S11).
  • the strip-shaped material sheet of the outer rubber layer 20 may be wound by the same device as the intermediate rubber layer winding device 120. In this case, the strip-shaped material sheet may be wound in a spiral shape, or may be wound so that one end and the other end of the strip-shaped material sheet are butted against each other.
  • the rubber layers 10, 20, 51-54 are vulcanized in the vulcanizer 104. (S12).
  • the high-pressure hose 1 has a high pressure resistance performance by providing an even-numbered reinforcing layer 41-44.
  • the high-pressure hose 1 can have higher pressure resistance by providing four or more reinforcing layers 41-44.
  • the winding angles ⁇ (1) - ⁇ (4) of the reinforcing wires 41a-44a are set to be the same. From this, it was confirmed that the high pressure hose 1 has high flexibility.
  • the flexibility of the high-pressure hose 1 of this example and the high-pressure hoses of Comparative Examples 1 and 2 were evaluated by the following evaluation methods.
  • the winding angles ⁇ of the reinforcing wires 41a-44a have a relationship of ⁇ (1) ⁇ (2) ⁇ (3) ⁇ (4).
  • the winding angle ⁇ of the reinforcing wires 41a-44a has a relationship of ⁇ (1)> ⁇ (2)> ⁇ (3)> ⁇ (4).
  • the evaluation method was performed by bending the high-pressure hose 1 into a U shape and measuring the repulsive force generated when the separation distance between both ends of the high-pressure hose 1 was set to a predetermined value. Then, the repulsive force of the high-pressure hose 1 of this example became smaller than the repulsive force of the high-pressure hoses of Comparative Examples 1 and 2.
  • the winding angles ⁇ of the reinforcing wires 41a-44a of the reinforcing layers 41-44 of each layer are set to be the same in the initial state. Since the winding angle ⁇ is set to be the same, when the high-pressure hose 1 is bent, the change in the winding angle ⁇ on the bending convex side and the change in the winding angle ⁇ on the bending concave side should be reduced. Can be done. Therefore, the change in the repulsive force when the high-pressure hose 1 is bent can be reduced.
  • the high-pressure hose 1 of this example is considered to have higher flexibility than the high-pressure hoses of Comparative Examples 1 and 2.
  • the greater the number of layers of the reinforcing layer 40 the greater the effect on flexibility. That is, when the high-pressure hose 1 is configured to include the reinforcing layers 40 having four or more layers and further six or more layers, higher flexibility can be ensured by setting the reinforcing wires 41a-44a to be the same. it can.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

耐圧性能に優れ、高い柔軟性を有する高圧ホース(1)は、内側ゴム層(10)と、外側ゴム層(20)と、内側ゴム層(10)と外側ゴム層(20)との間に2層以上の偶数層設けられ、複数本の補強線(41a-44a)をスパイラル状に巻き付けられ、補強線(41a-44a)の巻付方向を交互にした偶数層の補強層(41-44)と、偶数層の補強層(41-44)のそれぞれの間に配置された中間ゴム層(51-54)とを備える。偶数層の補強層(41-44)において、全ての階層における補強線(41a-44a)の巻付角度(α)は、同一に設定されており、偶数層の補強層(41-44)において、補強線(41a-44a)の巻付ピッチ(P)は、内側ゴム層(10)側から外側ゴム層(20)側に順に大きく設定されている。

Description

高圧ホースおよびその製造方法
 本発明は、高圧ホースおよびその製造方法に関するものである。
 特許第4383586号公報及び特許第6049264号公報には、内側ゴム層、外側ゴム層、複数の補強層と、複数の補強層のそれぞれの間に介装された中間ゴム層とを備える高圧ホースが記載されている。特許第4383586号公報に記載の高圧ホースの補強層は、補強線をスパイラル状に巻き付けられた偶数層の内側補強層(内圧力負担層)および偶数層の外側補強層(引張り荷重負担層)を備える。偶数層の内側補強層において、補強線の巻付角度は、内側から外側に向かって大きくなるように構成されている。偶数層の外側補強層において、補強線の巻付角度は、内側補強層の最小巻付角度より小さい49.7°~51.4°に設定されている。特許第6049264号公報に記載の高圧ホースの補強層において、補強線の巻付角度は、内側から外側に向かって小さくなるように構成されている。
 ところで、高圧ホースにとって、高い耐圧性能を有することに加えて、高い柔軟性を有することが求められる。高い耐圧性能を確保するために、高圧ホースは補強層を有するのが一般的である。しかし、補強層を有することによって、高圧ホースを曲げる際において、曲げ角度を大きくするほど反発力が大きくなる。高圧ホースの高い柔軟性を有するためには、曲げ時の反発力の変化を小さくすることが求められる。
 本発明は、耐圧性能に優れ、高い柔軟性を有する高圧ホースおよびその製造方法を提供することを目的とする。
 (1.高圧ホース)
 本発明に係る高圧ホースは、内側ゴム層と、外側ゴム層と、前記内側ゴム層と前記外側ゴム層との間に2層以上の偶数層設けられ、複数本の補強線をスパイラル状に巻き付けられ、前記補強線の巻付方向を交互にした偶数層の補強層と、前記偶数層の補強層のそれぞれの間に配置された中間ゴム層とを備える。前記偶数層の補強層において、全ての階層における前記補強線の巻付角度αは、同一に設定されており、前記偶数層の補強層において、前記補強線の巻付ピッチPは、前記内側ゴム層側から前記外側ゴム層側に順に大きく設定されている。
 各層の補強層において、補強線は、スパイラル状に巻き付けられており、格子状に編み込まれる構成ではない。そして、高圧ホースを曲げた時に、曲げ凸側では伸張変形するのに対して、曲げ凹側では収縮変形する。つまり、曲げ凸側において、補強線は、巻付角度が小さくなるように変形する。一方、曲げ凹側においては、補強線は、巻付角度が大きくなるように変形する。
 ここで、本発明に係る高圧ホースにおいては、各層の補強層の補強線は、初期状態において、巻付角度が同一に設定されている。ただし、巻付角度が同一であることとは、巻付角度が設計値として同一であることを意味し、製造によるバラツキを含む意味である。例えば、製造によるバラツキは、±1°以内である。
 そして、巻付角度が同一に設定されているため、高圧ホースを曲げた時に、曲げ凸側における巻付角度の変化、および、曲げ凹側における巻付角度の変化を小さくすることができる。従って、高圧ホースを曲げる際の反発力の変化を小さくすることができる。その結果、高圧ホースは、耐圧性能に優れ、高い柔軟性を有することができる。
 (2.高圧ホースの製造方法)
 本発明に係る高圧ホースの製造方法は、前記内側ゴム層を軸方向に一定速度で送りながら、各層の前記補強線を前記内側ゴム層に対して回転させることによって前記補強線をスパイラル状に巻き付け、前記補強線の回転速度を、前記内側ゴム層側よりも前記外側ゴム層側を遅くする。これにより、上述した高圧ホースを製造することができる。
高圧ホースの製造過程における斜視図である。 高圧ホースを構成する補強層における1本の補強線を示す斜視図である。 高圧ホースの製造装置を示す図である。 高圧ホースの製造方法を示すフローチャートである。
 (1.高圧ホース1の適用対象)
 高圧ホース1は、建設機械、土木機械、産業機械、車両・船舶等にて、高圧の流体を流通させるために使用されるホースである。高圧ホース1は、ゴムを主成分として、高い耐圧性能を発揮するために複数の補強層を備える。
 高圧ホース1は、無負荷状態においては、直線状に形成されており、相手部材に取り付けられた状態においては、屈曲した状態とされる。ただし、高圧ホース1は、直線状で使用されることを妨げない。そして、取付作業において、直線状の高圧ホース1を曲げながら、相手部材に取り付けられる。ここで、高圧ホース1は、直線状に限られず、加硫時に屈曲した形状としてもよい。この場合であっても、取付作業において、高圧ホース1をさらに曲げながら、または直線状に延ばしながら、相手部材に取り付けられる。
 従って、高圧ホース1は、高い耐圧性能を有すると共に、柔軟性を有することが求められる。そして、本例における高圧ホース1は、これらの機能を発揮することができるホースである。
 (2.高圧ホース1の構成)
 高圧ホース1の構成について、図1および図2を参照して説明する。図1に示すように、高圧ホース1は、最内面に、内側ゴム層10を備える。内側ゴム層10は、ゴム材料により筒状に形成されている。内側ゴム層10は、押出装置によって筒状に形成してもよいし、ゴムシートを巻くことによって筒状に形成してもよい。例えば、内側ゴム層10は、ゴムシートをスパイラル状に巻き付けることによって筒状に形成されるようにしてもよいし、巻き寿司の海苔のように、ゴムシートの一端と他端とを突き合わせるようにして筒状に形成されるようにしてもよい。
 内側ゴム層10に適用されるゴム材料は、例えば、ニトリルブタジエンゴム(NBR)、クロロスルホン化ポリエチレンゴム(CSM)、エチレン-プロピレン-ジエン三元共重合ゴム(EPDM)、ブチルゴム(IIR)、塩素化ブチルゴム(Cl-IIR)、臭素化ブチルゴム(Br-IIR)、ヒドリンゴム(CHR、CHC)、アクリルゴム(ACM)、クロロプレンゴム(CR)等である。
 高圧ホース1は、最外面に、外側ゴム層20を備える。外側ゴム層20は、ゴム材料により筒状に形成されている。外側ゴム層20は、後述するが、押出装置により筒状に形成される。ただし、外側ゴム層20は、ゴムシートを巻き付けることによって筒状に形成されるようにしてもよい。例えば、外側ゴム層20は、ゴムシートをスパイラル状に巻き付けることによって筒状に形成されるようにしてもよいし、巻き寿司の海苔のように、ゴムシートの一端と他端とを突き合わせるようにして筒状に形成されるようにしてもよい。外側ゴム層20に適用されるゴム材料は、内側ゴム層10にて記載したゴム材料を適用できる。なお、内側ゴム層10と外側ゴム層20は、同種の材料を適用してもよいし、異種材料を適用してもよい。
 高圧ホース1は、さらに、内側ゴム層10の外周面に、繊維層30を備える。繊維層30は、内側ゴム層10の径方向外方への変形を規制する機能を有する。繊維層30は、例えば、樹脂により格子状に編み込まれた繊維シートによって筒状に形成されている。繊維層30は、帯状の繊維シートを内側ゴム層10の外周面に巻き付けることにより筒状に形成される。繊維層30に適用される樹脂材料は、例えば、ビニロン(ポリビニルアルコール)、ポリアミド(ナイロン)、アラミド、ポリエチレンテレフタレート(PET)等である。なお、本例においては、高圧ホース1は、繊維層30を有するが、繊維層30を有しない構成としてもよい。
 高圧ホース1は、さらに、偶数層の補強層40を備える。本例においては、高圧ホース1は、4層の補強層41,42,43,44を有する。ただし、高圧ホース1は、2層の補強層40のみを有するようにしてもよいし、6層以上の偶数層の補強層40を有するようにしてもよい。
 偶数層の補強層40は、内側ゴム層10と外側ゴム層20との間に設けられている。偶数層の補強層41,42,43,44のそれぞれは、複数本の補強線41a,42a,43a,44aをスパイラル状に巻き付けられている。以下において、各補強層40の階層番号は、最内層の補強層41を階層1とし、内側ゴム層10側から外側ゴム層20側に順に昇順とする。つまり、補強層42は階層2であり、補強層43は階層3であり、補強層44は階層4である。なお、以下において、適宜、一般化した補強層40の階層nを用いる。
 さらに、偶数層の補強層41,42,43,44において、補強線41a,42a,43a,44aの巻付方向は、内側ゴム層10側から外側ゴム層20側に向かって交互にされている。図1においては、階層1,3の補強層41,43の補強線41a,43aは、右ネジ方向であり、階層2,4の補強層42,44の補強線42a,44aは、左ネジ方向である。高圧ホース1は、偶数層の補強層40を有するため、右ネジ方向の補強層41,43と左ネジ方向の補強層42,44とが同数となる。補強線41a,42a,43a,44aには、高い耐引張性能を有する材料であって、例えば、金属が適用される。金属としては、例えば、銅線等が適用される。
 高圧ホース1は、さらに、中間ゴム層50を備える。中間ゴム層50は、偶数層の補強層40のそれぞれの間に配置されると共に、繊維層30と最内層の補強層41との間に配置される。従って、隣接する2つの補強層40の間には、必ず中間ゴム層50が介在している。
 本例において、中間ゴム層51が、繊維層30と階層1の補強層41との間に配置されている。中間ゴム層52が、階層1,2の補強層41,42との間に配置されている。中間ゴム層53が、階層2,3の補強層42,43との間に配置されている。中間ゴム層54が、階層3,4の補強層43,44との間に配置されている。
 中間ゴム層50は、ゴム材料により筒状に形成されている。中間ゴム層50は、ゴムシートを巻き付けることによって筒状に形成される。例えば、中間ゴム層50は、ゴムシートをスパイラル状に巻き付けることによって筒状に形成されるようにしてもよいし、巻き寿司の海苔のように、ゴムシートの一端と他端とを突き合わせるようにして筒状に形成されるようにしてもよい。また、中間ゴム層50は、押出装置によって筒状に形成することもできる。中間ゴム層50に適用されるゴム材料は、内側ゴム層10にて記載したゴム材料を適用できる。なお、中間ゴム層50は、内側ゴム層10と同種の材料を適用してもよいし、異種材料を適用してもよい。
 (3.補強線41a-44aの詳細構成)
 補強線41a-44aは、上述したように、スパイラル状に巻き付けられている。補強線41a-44aの詳細構成について、図1および図2を参照して説明する。特に、補強線41a-44aについての巻付角度αおよび巻付ピッチPについて説明する。
 図2に示すように、補強線41a-44aの巻付角度αは、高圧ホース1の中心線に平行な線と補強線41a-44aとのなす角のうち鋭角のものである。階層1の補強線41aの巻付角度αをα(1)、階層2の補強線42aの巻付角度αをα(2)、階層3の補強線43aの巻付角度αをα(3)、階層4の補強線44aの巻付角度αをα(4)とする。ここで、階層nの補強線の巻付角度αはα(n)とする。
 本例においては、高圧ホース1が無負荷状態の時に、偶数層の補強層41-44において、全ての階層1-4における補強線41a-44aの巻付角度α(1),α(2),α(3),α(4)は、同一に設定されている。つまり、式(1)を満たす。
 α(1)=α(2)=α(3)=α(4) ・・・ (1)
 全ての巻付角度α(n)が同一であることとは、巻付角度α(n)が設計値として同一であることを意味し、製造によるバラツキを含む意味である。例えば、製造によるバラツキは、±1°以内である。
 また、図2に示すように、補強線41a-44aの巻付ピッチPとは、スパイラル状の補強線41a-44aの軸方向の間隔である。階層1の補強線41aの巻付ピッチPをP(1)、階層2の補強線42aの巻付ピッチPをP(2)、階層3の補強線43aの巻付ピッチPをP(3)、階層4の補強線44aの巻付ピッチPをP(4)とする。ここで、階層nの補強線の巻付ピッチPはP(n)とする。
 そして、本例においては、補強線41a-44aの巻付ピッチP(1),P(2),P(3),P(4)は、式(2)を満たす。
 P(1)<P(2)<P(3)<P(4) ・・・ (2)
 つまり、偶数層の補強層41-44において、補強線41a-44aの巻付ピッチP(1),P(2),P(3),P(4)は、内側ゴム層10側から外側ゴム層20側に順に大きく設定されている。一般化した場合には、巻付ピッチ(n)は、P(n-1)<P(n)を満たす。
 ここで、各階層nの巻付ピッチP(n)の関係は、巻付角度α(n)が同一となるように設定されている。つまり、各階層nの巻付ピッチP(n)は、各階層nの補強層40の巻付径に依存する。換言すると、各階層nの巻付ピッチP(n)は、一定の巻付角度α(n)、および、各階層nの補強層40の巻付径に基づいて、幾何学的に得られる。
 巻付角度αは、以下の2つの例のようにすることができる。第一例としての巻付角度αは、静止角度54.7°と同一角度に設定されている。静止角度とは、高圧ホース1に内圧が生じる時に補強層40が高圧ホース1の軸方向と径方向に均等に圧力を分担する角度である。そして、巻付角度αが静止角度54.7°よりも大きい場合にも小さい場合にも、高圧ホース1全体としてはそれぞれの補強層40の巻付角度αが静止角度に近づく方向に変形するように作用する。つまり、全ての巻付角度α(n)を静止角度54.7°と同一角度に設定することで、変形量が小さくなる。
 第二例としての巻付角度αは、静止角度54.7°より大きな角度に設定されている。例えば、全ての巻付角度α(n)は、54.7°より大きく、57°以下の範囲とする。この場合、高圧ホース1は、軸方向に収縮しにくくなる。従って、高圧ホース1を相手部材に取り付けた状態において、高圧ホース1が相手部材から外れにくくすることができる。
 (4.高圧ホース1の製造装置100)
 高圧ホース1の製造装置100について、図3を参照して説明する。製造装置100は、内側ゴム層押出装置101、巻付装置102、外側ゴム層押出装置103、および、加硫装置104を備える。内側ゴム層押出装置101は、図示しないマンドレルを供給することにより、マンドレルの外周側に未加硫の内側ゴム層10を形成する装置である。
 巻付装置102は、送り装置102a、繊維層巻付装置110、中間ゴム層巻付装置120、補強線巻付装置130、中間ゴム層巻付装置140、補強線巻付装置150、中間ゴム層巻付装置160、補強線巻付装置170、中間ゴム層巻付装置180、補強線巻付装置190を備える。
 送り装置102aは、マンドレルの外周に配置された内側ゴム層10を軸方向に一定速度で送る装置である。繊維層巻付装置110は、繊維層30の帯状素材シートをラッピング法により巻き付ける装置である。繊維層巻付装置110は、回転ドラム111と、回転ドラム111に取り付けられ繊維層30の帯状素材シートを保持するボビン112とを備える。
 中間ゴム層巻付装置120,140,160,180は、中間ゴム層50の帯状素材シートをラッピング法により巻き付ける装置である。中間ゴム層巻付装置120,140,160,180は、回転ドラム121,141,161,181と、回転ドラム121,141,161,181に取り付けられ中間ゴム層50の帯状素材シートを保持するボビン122,142,162,182を備える。回転ドラム121,141,161,181は、軸方向に一定速度で送られる内側ゴム層10を中心として回転可能に設けられている。
 補強線巻付装置130,150,170,190は、補強層41-44の複数本の補強線41a-44aをスパイラル状に巻き付ける装置である。補強線巻付装置130,150,170,190は、回転ドラム131,151,171,191と、回転ドラム131,151,171,191に取り付けられ複数本の補強線41a-44aを保持する複数のボビン132,152,172,192を備える。回転ドラム131,151,171,191は、軸方向に一定速度で送られる内側ゴム層10を中心として回転可能に設けられている。複数のボビン132,152,172,192は、対応する回転ドラム131,151,171,191に、周方向に間隔を隔てて配列されている。
 外側ゴム層押出装置103は、補強層44の外周面に外側ゴム層20を配置する装置である。ただし、外側ゴム層押出装置103に代えて、外側ゴム層20の帯状素材シートをスパイラル状に巻き付けたり両端部を突き合わせるようにして巻き付けたりする装置を用いてもよい。加硫装置104は、外側ゴム層20を巻き付けられた後に、内側ゴム層10、外側ゴム層20および中間ゴム層50を加硫する装置である。なお、加硫装置104の前後において、外側ゴム層20の外周面に樹脂シートをスパイラル状に巻き付け、加硫時の外型の役割を担うようにしてもよい。
 (5.高圧ホース1の製造方法)
 高圧ホース1の製造方法について、図3および図4を参照して説明する。内側ゴム層押出装置101によって、マンドレルの外周に未加硫の内側ゴム層10を配置する(S1)。続いて、送り装置102aによって、内側ゴム層10が外周側に配置されたマンドレルが軸方向に一定速度で送られながら、繊維層巻付装置110によって、繊維層30の帯状素材シートが巻き付けられる。帯状素材シートをスパイラル状に巻き付けてもよいし、帯状素材シートの一端と他端とを突き合わせるように巻き付けてもよい。このようにして、繊維層30が形成される(S2)。
 続いて、送り装置102aによって、マンドレルが軸方向に一定速度で送られながら、中間ゴム層巻付装置120によって、階層1の中間ゴム層51の帯状素材シートが巻き付けられる。帯状素材シートをスパイラル状に巻き付けてもよいし、帯状素材シートの一端と他端とを突き合わせるように巻き付けてもよい。また、中間ゴム巻付装置120は、押出装置を適用してもよい。このようにして、階層1の中間ゴム層51が形成される(S3)。続いて、送り装置102aによって、マンドレルが軸方向に一定速度で送られながら、補強線巻付装置130によって、複数本の補強線41aがスパイラル状に巻き付けられる。ここで、回転ドラム131の回転速度は、巻付角度α(1)および巻付ピッチP(1)となるように設定されている。このようにして、階層1の補強層41が形成される(S4)。
 続いて、送り装置102aによって、マンドレルが軸方向に一定速度で送られながら、中間ゴム層巻付装置140によって、階層2の中間ゴム層52の帯状素材シートが巻き付けられる。帯状素材シートをスパイラル状に巻き付けてもよいし、帯状素材シートの一端と他端とを突き合わせるように巻き付けてもよい。また、中間ゴム巻付装置140は、押出装置を適用してもよい。このようにして、階層2の中間ゴム層52が形成される(S5)。
 続いて、送り装置102aによって、マンドレルが軸方向に一定速度で送られながら、補強線巻付装置150によって、複数本の補強線42aがスパイラル状に巻き付けられる。ここで、回転ドラム151の回転速度は、巻付角度α(2)および巻付ピッチP(2)となるように設定されている。つまり、補強線巻付装置150の回転ドラム151の回転速度は、内側ゴム層10側に位置する補強線巻付装置130の回転ドラム131の回転速度よりも遅い。このようにして、階層2の補強層42が形成される(S6)。
 続いて、送り装置102aによって、マンドレルが軸方向に一定速度で送られながら、中間ゴム層巻付装置160によって、階層3の中間ゴム層53の帯状素材シートが巻き付けられる。帯状素材シートをスパイラル状に巻き付けてもよいし、帯状素材シートの一端と他端とを突き合わせるように巻き付けてもよい。また、中間ゴム巻付装置160は、押出装置を適用してもよい。このようにして、階層3の中間ゴム層53が形成される(S7)。
 続いて、送り装置102aによって、マンドレルが軸方向に一定速度で送られながら、補強線巻付装置170によって、複数本の補強線43aがスパイラル状に巻き付けられる。ここで、回転ドラム171の回転速度は、巻付角度α(3)および巻付ピッチP(3)となるように設定されている。つまり、補強線巻付装置170の回転ドラム171の回転速度は、内側ゴム層10側に位置する補強線巻付装置150の回転ドラム151の回転速度よりも遅い。このようにして、階層3の補強層43が形成される(S8)。
 続いて、送り装置102aによって、マンドレルが軸方向に一定速度で送られながら、中間ゴム層巻付装置180によって、階層4の中間ゴム層54の帯状素材シートが巻き付けられる。帯状素材シートをスパイラル状に巻き付けてもよいし、帯状素材シートの一端と他端とを突き合わせるように巻き付けてもよい。また、中間ゴム巻付装置180は、押出装置を適用してもよい。このようにして、階層4の中間ゴム層54が形成される(S9)。
 続いて、送り装置102aによって、マンドレルが軸方向に一定速度で送られながら、補強線巻付装置190によって、複数本の補強線44aがスパイラル状に巻き付けられる。ここで、回転ドラム191の回転速度は、巻付角度α(4)および巻付ピッチP(4)となるように設定されている。つまり、補強線巻付装置190の回転ドラム191の回転速度は、内側ゴム層10側に位置する補強線巻付装置170の回転ドラム171の回転速度よりも遅い。このようにして、階層4の補強層44が形成される(S10)。
 ここで、補強線巻付装置130,150,170,190における回転ドラム131,151,171,191の回転速度V(1),V(2),V(3),V(4)は、式(3)の関係を有する。つまり、内側ゴム層10が軸方向に一定速度で送られている状態において、補強線41a-44aの回転速度が、内側ゴム層10側よりも外側ゴム層20側を遅くされている。
 V(1)>V(2)>V(3)>V(4) ・・・ (3)
 続いて、外側ゴム層押出装置103によって、外側ゴム層20を、補強層44の外周面を被覆するように配置する。このようにして、外側ゴム層20が形成される(S11)。なお、外側ゴム層押出装置103に代えて、中間ゴム層巻付装置120と同様の装置によって、外側ゴム層20の帯状素材シートを巻き付けるようにしてもよい。この場合、帯状素材シートをスパイラル状に巻き付けてもよいし、帯状素材シートの一端と他端とを突き合わせるように巻き付けてもよい。続いて、加硫装置104にて、各ゴム層10,20,51-54が加硫される。(S12)。
 (6.高圧ホース1の特性)
 次に、高圧ホース1の特性について説明する。まず、高圧ホース1は、偶数層の補強層41-44を備えることにより、高い耐圧性能を有する。特に、高圧ホース1は、4層以上の補強層41-44を備えることによって、より高い耐圧性能を有することができる。さらに、各補強線41a-44aの巻付角度α(1)-α(4)が、同一に設定されている。これにより、高圧ホース1は、高い柔軟性を有することが確認できた。
 ここで、柔軟性について、本例の高圧ホース1と、比較例1,2の高圧ホースとについて、以下に示す評価方法にて評価を行った。比較例1の高圧ホースは、補強線41a-44aの巻付角度αが、α(1)<α(2)<α(3)<α(4)の関係を有するものとする。比較例2の高圧ホースは、補強線41a-44aの巻付角度αが、α(1)>α(2)>α(3)>α(4)の関係を有するものとする。
 また、評価方法は、高圧ホース1をU字状に曲げ、高圧ホース1の両端の離間距離を所定値にした時に生じる反発力を計測することにより行った。そして、本例の高圧ホース1の反発力が、比較例1,2の高圧ホースの反発力よりも小さくなった。
 このような結果となった理由について検討する。高圧ホース1を曲げた時に、曲げ凸側では伸張変形するのに対して、曲げ凹側では収縮変形する。つまり、曲げ凸側において、補強線41a-44aは、巻付角度αが小さくなるように変形する。一方、曲げ凹側においては、補強線41a-44aは、巻付角度αが大きくなるように変形する。
 ここで、本例の高圧ホース1においては、各層の補強層41-44の補強線41a-44aは、初期状態において、巻付角度αが同一に設定されている。そして、巻付角度αが同一に設定されているため、高圧ホース1を曲げた時に、曲げ凸側における巻付角度αの変化、および、曲げ凹側における巻付角度αの変化を小さくすることができる。従って、高圧ホース1を曲げる際の反発力の変化を小さくすることができる。
 これに対して、比較例1,2の高圧ホースは、曲げ凸側と曲げ凹側の一方における巻付角度αの変化が大きくなる。従って、比較例1,2の高圧ホースを曲げる際の反発力の変化は大きくなってしまう。つまり、本例の高圧ホース1は、比較例1,2の高圧ホースに比べて、高い柔軟性を有すると考えられる。
 なお、補強層40の階層数が多くなるほど、柔軟性への影響が大きくなる。つまり、高圧ホース1が、4層以上、さらに6層以上の補強層40を備える構成とする場合には、補強線41a-44aを同一に設定することで、より高い柔軟性を確保することができる。
1:高圧ホース、10:内側ゴム層、20:外側ゴム層、30:繊維層、40,41,42,43,44:補強層、41a,42a,43a,44a:補強線、50,51,52,53,54:中間ゴム層、100:製造装置、101:内側ゴム層押出装置、102:巻付装置、102a:送り装置、103:外側ゴム層押出装置、104:加硫装置、110:繊維層巻付装置、120,140,160,180:中間ゴム層巻付装置、130,150,170,190:補強線巻付装置、n:階層、P:巻付ピッチ、V:回転速度、α:巻付角度

Claims (5)

  1.  内側ゴム層と、
     外側ゴム層と、
     前記内側ゴム層と前記外側ゴム層との間に2層以上の偶数層設けられ、複数本の補強線をスパイラル状に巻き付けられ、前記補強線の巻付方向を交互にした偶数層の補強層と、
     前記偶数層の補強層のそれぞれの間に配置された中間ゴム層と、
     を備え、
     前記偶数層の補強層において、全ての階層における前記補強線の巻付角度αは、同一に設定されており、
     前記偶数層の補強層において、前記補強線の巻付ピッチPは、前記内側ゴム層側から前記外側ゴム層側に順に大きく設定されている、高圧ホース。
  2.  全ての階層における前記補強線の前記巻付角度αは、静止角度54.7°と同一角度に設定されている、請求項1に記載の高圧ホース。
  3.  全ての階層における前記補強線の前記巻付角度αは、静止角度54.7°より大きな角度に設定されている、請求項1に記載の高圧ホース。
  4.  前記補強層は、4層以上の偶数層設けられ、
     前記中間ゴム層は、3層以上設けられる、請求項1-3の何れか1項に記載の高圧ホース。
  5.  請求項1-4の何れか1項に記載の高圧ホースの製造方法であって、
     前記内側ゴム層を軸方向に一定速度で送りながら、各層の前記補強線を前記内側ゴム層に対して回転させることによって前記補強線をスパイラル状に巻き付け、
     前記補強線の回転速度を、前記内側ゴム層側よりも前記外側ゴム層側を遅くする、高圧ホースの製造方法。
PCT/JP2020/015022 2019-04-24 2020-04-01 高圧ホースおよびその製造方法 WO2020217898A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202080003118.3A CN112236304B (zh) 2019-04-24 2020-04-01 高压软管及其制造方法
EP20794095.8A EP3848197B1 (en) 2019-04-24 2020-04-01 High-pressure hose and method for manufacturing same
US17/165,956 US11333272B2 (en) 2019-04-24 2021-02-03 High-pressure hose and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019082698A JP7411892B2 (ja) 2019-04-24 2019-04-24 高圧ホースおよびその製造方法
JP2019-082698 2019-04-24

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US17/165,956 Continuation US11333272B2 (en) 2019-04-24 2021-02-03 High-pressure hose and manufacturing method thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020217898A1 true WO2020217898A1 (ja) 2020-10-29

Family

ID=72942265

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/015022 WO2020217898A1 (ja) 2019-04-24 2020-04-01 高圧ホースおよびその製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11333272B2 (ja)
EP (1) EP3848197B1 (ja)
JP (1) JP7411892B2 (ja)
CN (1) CN112236304B (ja)
WO (1) WO2020217898A1 (ja)

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS591891A (ja) * 1982-06-29 1984-01-07 横浜ゴム株式会社 繊維補強ゴムホ−ス
JPS6049264B2 (ja) 1979-07-04 1985-10-31 株式会社東芝 放射線望遠鏡
JPH0768659A (ja) * 1993-09-03 1995-03-14 Tokai Rubber Ind Ltd 車両用配管ホース
JP2004082413A (ja) * 2002-08-23 2004-03-18 Tokai Rubber Ind Ltd スパイラル編みホース
JP2004286143A (ja) * 2003-03-24 2004-10-14 Bridgestone Corp 高圧ホース
JP4383586B2 (ja) 1999-07-23 2009-12-16 横浜ゴム株式会社 建設・土木機械用高圧ゴムホース
US20110290362A1 (en) * 2009-03-27 2011-12-01 Parker-Hannifin Corporation Compact high pressure rubber hose
JP2013151994A (ja) * 2012-01-25 2013-08-08 Bridgestone Corp 高圧ホース
JP2015101055A (ja) * 2013-11-27 2015-06-04 住友理工株式会社 ゴムホースの製造方法
JP2017083000A (ja) * 2015-10-30 2017-05-18 株式会社ブリヂストン 高圧ホース
CN109595407A (zh) * 2018-12-29 2019-04-09 河南亿博科技股份有限公司 一种基于等应变原则的钢丝缠绕液压胶管及其制造方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3357456A (en) * 1966-08-30 1967-12-12 Caterpillar Tractor Co Hose and method of manufacture
JPS5125823A (ja) * 1974-08-29 1976-03-03 Toyoda Gosei Kk Yuatsuyosenihokyohoosu
USRE31047E (en) * 1975-06-06 1982-10-05 The Goodyear Tire & Rubber Company Hose structure
US4266579A (en) * 1979-08-06 1981-05-12 Dayco Corporation Hose and method of making same
JPS56147982A (en) * 1980-04-17 1981-11-17 Yokohama Rubber Co Ltd Spiral reinforced high pressure rubber hose and its manufacture
DE3120688C2 (de) * 1981-05-23 1983-12-01 Polyflex, Schwarz GmbH & Co, 6840 Hüttenfeld Verfahren zum wendelförmigen Verformen eines Druckträgers, insbesondere in Form eines Drahts für einen Hochdruckschlauch, sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
JPH0329669Y2 (ja) * 1985-04-03 1991-06-24
FR2743858B1 (fr) * 1996-01-22 1998-02-13 Coflexip Utilisation d'une conduite flexible ensouillee
SE9703109D0 (sv) * 1997-08-29 1997-08-29 Trelleborg Viking As Korrosionsbeständigt rörmaterial samt don för anslutning till rör av sådant material
JP2001263543A (ja) * 2000-03-21 2001-09-26 Tokai Rubber Ind Ltd 非透過型複合ホース
US6889716B2 (en) * 2003-01-27 2005-05-10 Flexpipe Systems Inc. Fiber reinforced pipe
FR2857724B1 (fr) * 2003-07-15 2008-07-18 Coflexip Conduite flexible non liee destinee a la realisation de flexible dynamique de transport de fluide sous pression, et notamment flexible d'injection de boue pour forage petrolier rotatif
MX2007000257A (es) * 2004-07-08 2007-04-10 Nkt Flexibles Is Un tubo flexible, su fabricacion y uso.
JP2006105357A (ja) * 2004-10-08 2006-04-20 Hitachi Cable Ltd 高圧ゴムホース及び車両用ブレーキホース
JP2006283843A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Tokai Rubber Ind Ltd 高耐圧振動吸収ホース及びその製造方法
KR101102209B1 (ko) * 2009-03-06 2012-01-05 엘에스엠트론 주식회사 브레이크 호스
US10458573B2 (en) * 2017-04-10 2019-10-29 Contitech Usa, Inc. High pressure compact spiral hydraulic hose
JP7119360B2 (ja) * 2017-12-05 2022-08-17 横浜ゴム株式会社 ゴムホース
CN113166499A (zh) * 2018-09-24 2021-07-23 埃克森美孚化学专利公司 交联的弹性体-聚合物共混物

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6049264B2 (ja) 1979-07-04 1985-10-31 株式会社東芝 放射線望遠鏡
JPS591891A (ja) * 1982-06-29 1984-01-07 横浜ゴム株式会社 繊維補強ゴムホ−ス
JPH0768659A (ja) * 1993-09-03 1995-03-14 Tokai Rubber Ind Ltd 車両用配管ホース
JP4383586B2 (ja) 1999-07-23 2009-12-16 横浜ゴム株式会社 建設・土木機械用高圧ゴムホース
JP2004082413A (ja) * 2002-08-23 2004-03-18 Tokai Rubber Ind Ltd スパイラル編みホース
JP2004286143A (ja) * 2003-03-24 2004-10-14 Bridgestone Corp 高圧ホース
US20110290362A1 (en) * 2009-03-27 2011-12-01 Parker-Hannifin Corporation Compact high pressure rubber hose
JP2013151994A (ja) * 2012-01-25 2013-08-08 Bridgestone Corp 高圧ホース
JP2015101055A (ja) * 2013-11-27 2015-06-04 住友理工株式会社 ゴムホースの製造方法
JP2017083000A (ja) * 2015-10-30 2017-05-18 株式会社ブリヂストン 高圧ホース
CN109595407A (zh) * 2018-12-29 2019-04-09 河南亿博科技股份有限公司 一种基于等应变原则的钢丝缠绕液压胶管及其制造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3848197A4

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020180631A (ja) 2020-11-05
EP3848197B1 (en) 2024-07-03
EP3848197A4 (en) 2021-12-01
CN112236304B (zh) 2022-12-27
CN112236304A (zh) 2021-01-15
EP3848197A1 (en) 2021-07-14
US20210156497A1 (en) 2021-05-27
JP7411892B2 (ja) 2024-01-12
US11333272B2 (en) 2022-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6109306A (en) Kink-resistant, high pressure hose construction having a composite, spiral wound innermost reinforcement layer
EP1522781B1 (en) Reinforced hose
WO2005105424A1 (en) Hose with variable reinforcement
WO2000063601A1 (fr) Tuyau souple en caoutchouc haute pression et procede de production correspondant
AU2023285926A1 (en) Pressure hose
WO2020217898A1 (ja) 高圧ホースおよびその製造方法
EP0969236A2 (en) Kink resistant high pressure hose
JPWO2018164082A1 (ja) 高圧ホース
CN110454625B (zh) 一种大口径柔性复合管
EP1760380A1 (en) Reinforcing element for hoses
JP4615882B2 (ja) ゴム成形体およびその作製装置
JP6191081B2 (ja) ゴムホースの製造方法
JP7393616B2 (ja) ホースの製造方法
JP7090595B2 (ja) ホース用帯状布帛及びホース
WO2020045230A1 (ja) ホース用帯状布帛及びこれを用いたホース
JP2023168744A (ja) 高圧ゴムホース
JP2003127202A (ja) 繊維補強ゴム成形体の製造方法
JP4318278B2 (ja) 円筒状繊維補強ゴム成形体の製造方法
WO2011006963A1 (en) Multilayer flexible hose with glass fiber webbing
WO2020046693A1 (en) Fluid hose
JP2006105357A (ja) 高圧ゴムホース及び車両用ブレーキホース
JP2015003486A (ja) 車両用配管ホース
JP2005036969A (ja) 耐圧振動吸収ホース

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20794095

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020794095

Country of ref document: EP

Effective date: 20210407

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE