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高圧樹脂ホ−スの製造方法 - 株式会社ブリヂストン
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発明の名称 高圧樹脂ホ−スの製造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−44964(P2007−44964A)
公開日 平成19年2月22日(2007.2.22)
出願番号 特願2005−230927(P2005−230927)
出願日 平成17年8月9日(2005.8.9)
代理人 【識別番号】100079049
【弁理士】
【氏名又は名称】中島 淳
発明者 水村 康
要約 課題
高圧樹脂ホースにおける樹脂製の内管と補強層との均一で且つ強固な密着を達成するとともに、揮発性有機溶剤による環境汚染の懸念がない効率の良い高圧樹脂ホ−スの製造方法を提供する。

解決手段
樹脂製の内管と該内管を補強するための繊維を編成してなる補強層とを有する高圧樹脂ホースの製造方法であって、熱可塑性樹脂を含有する内管の外表面を軟化させる工程と、該軟化した熱可塑性樹脂表面に補強層を設ける工程と、熱可塑性樹脂を再硬化させることで内管と補強層とを溶着する工程とを有することを特徴とする。ここで、内管の外表面の軟化は、内管を加熱して表面を溶融させることで行われてもよく、他の態様としては、内管表面に該熱可塑性樹脂を溶解しうる有機溶剤を塗布することで内管の外表面のみを溶解、軟化させることで行われてもよい。
特許請求の範囲
【請求項1】
樹脂製の内管と該内管を補強するための繊維を編成してなる補強層とを有する高圧樹脂ホースの製造方法であって、
熱可塑性樹脂を含有する内管の外表面を軟化させる工程と、該軟化した樹脂表面に補強層を設ける工程と、樹脂を再硬化させることで内管と補強層とを溶着する工程とを有することを特徴とする高圧樹脂ホ−スの製造方法。
【請求項2】
前記熱可塑性樹脂を含有する内管の外表面を軟化させる工程が、該内管を加熱し、表面を溶融する工程である請求項1に記載の高圧樹脂ホースの製造方法。
【請求項3】
前記熱可塑性樹脂を含有する内管の外表面を軟化させる工程が、該内管外表面に該熱可塑性樹脂を溶解しうる溶解性試薬を塗布する工程である請求項1に記載の高圧樹脂ホースの製造方法。
【請求項4】
前記内管が、樹脂製の内管の外表面にポリウレタン系樹脂からなる表面層を有する管であることを特徴とする請求項3記載の高圧樹脂ホ−スの製造方法。
【請求項5】
前記内管が、ポリウレタン系樹脂からなる管である請求項3記載の高圧樹脂ホ−スの製造方法。
【請求項6】
前記内管が、樹脂製の内管の外表面にポリウレタン系樹脂からなる表面層を有する管である請求項2記載の高圧樹脂ホ−スの製造方法。
【請求項7】
前記内管が、ポリウレタン系樹脂からなる管である請求項2記載の高圧樹脂ホ−スの製造方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は高圧樹脂ホ−スの製造方法に関するものであり、具体的には繊維補強層を有する高圧樹脂ホ−スの製造に際して、揮発性有機溶剤を低減しうる製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来から、各種の油圧又は水圧機器等において樹脂製の高圧ホースが使用されている。即ち、熱可塑性樹脂からなる内管及び外被の間に繊維補強層を設けたホースである。耐水性、耐油性などに優れ、成型も容易な樹脂ホースは圧力により変形する懸念があり、このため、使用圧力等に応じて繊維を変性してなる補強層が必要に応じ、単層或いは複数層で設けられている。
この補強層は、高圧ホースに圧力が作用した際等に、変形や破断を防止するために用いられ、従来は、金属繊維、或いは、安価でコスト的に有利なポリエステル繊維やナイロン繊維が使用されていた(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
補強層を有する高圧樹脂ホースにおいては、樹脂製の内管と補強層との密着性の確保が重要である。従来、内管の強度を確保し、且つ、均一な密着を達成する目的で、樹脂製の内管の表面に接着剤を塗布した後、その接着剤が乾燥する前に補強層を積層し、両者を密着させる方法をとることが一般に行われている。この際、接着剤層が厚くなりすぎるとホースの内管が有する物性に影響を与えるため、薄く均一な接着剤層を塗布により形成する目的で、接着剤固形成分が50質量%以下となるように揮発性有機溶剤で希釈された低濃度の接着剤を用いた接着が行われていた。
このように多量の揮発性有機溶剤をもちいるため、作業中、或いは、接着後の製品から有機溶剤が揮発して作業環境を悪化させるという問題があった。
このため、樹脂製の内管と補強層とを均一且つ効率よく接着することが可能で、揮発性有機溶剤による汚染の懸念のない製造方法がのぞまれていた。
【特許文献1】特開2001−56073公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記課題を考慮してなされた本発明の目的は、高圧樹脂ホースにおける樹脂製の内管と補強層との均一で且つ強固な密着を達成するとともに、揮発性有機溶剤による環境汚染の懸念がない効率の良い高圧樹脂ホ−スの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明者は、検討の結果、樹脂製の内管の表面を軟化させた状態で繊維製補強層を積層し、その後、内管表面を硬化させることで両者の強固な密着を達成しうることを見出し、本発明を完成した。即ち、本発明の高圧樹脂ホースの製造方法は、樹脂製の内管と該内管を補強するための繊維を編成してなる補強層とを有する高圧樹脂ホースの製造方法であって、熱可塑性樹脂を含有する内管の外表面を軟化させる工程と、該軟化した熱可塑性樹脂表面に補強層を設ける工程と、熱可塑性樹脂を再硬化させることで内管と補強層とを溶着する工程とを有することを特徴とする。
【0006】
本発明の製造方法では、熱可塑性樹脂を含有する内管の外表面を軟化させ、その状態で補強層を接触させて外表面の硬化とともに補強層を密着させるものであるが、外表面の軟化は、内管を加熱して表面を溶融させることで行われてもよく、他の態様としては、内管表面に該熱可塑性樹脂を溶解しうる溶解性試薬を塗布することで内管の外表面のみを溶解、軟化させることで行われてもよい。
いずれの方法によっても、内管はその外表面のみ軟化するため、内管本体の物性に大きな影響を与えることなく、また、多量の揮発性有機溶剤を用いることなく内管と補強層との密着を達成しうるものである。
【0007】
前記樹脂を含有する内管の外表面を軟化させる工程が、該内管外表面に該熱可塑性樹脂を溶解しうる溶解性試薬を塗布する工程である場合、物性及び溶剤溶解性の観点から、内管の外表面が、ポリウレタン系樹脂により構成されることが好ましい。樹脂製の内管の外表面がポリウレタン系樹脂で構成される態様としては、内管自体が全てポリウレタン系樹脂により構成されるものであってもよく、また、ポリウレタン系樹脂以外の樹脂製の内管の外表面にポリウレタン系樹脂からなる表面層を有する多層構造の内管であってもよい。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、高圧樹脂ホースにおける樹脂製の内管と補強層との均一で且つ強固な密着を達成するとともに、揮発性有機溶剤による環境汚染の懸念がない効率の良い高圧樹脂ホ−スの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
本発明の高圧樹脂ホースは、内管と少なくとも1層の補強層とを有するものであるが、補強層の外側にさらに外被を有するものであってもよい。
以下、本発明に係る高圧樹脂ホースの構造について順次説明する。
〔樹脂製の内管〕
内管は、熱可塑性樹脂により構成されるものであれば、公知の高圧樹脂ホースに使用される内管と同様の構成のものを任意に用いることができる。
内管は、外表面が熱可塑性樹脂からなるものであれば、単層構造でも積層構造でもよい。ここで用いうる熱可塑性樹脂としては、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタンなどを挙げることができる。
内管は前記熱可塑性樹脂からなる単層構造でもよく、外表面が熱可塑性樹脂により構成された積層構造でもよい。積層構造の場合には、内側に用途に適した他の熱可塑性ポリアミド、ポリエステル樹脂、または、ゴム、ポリブテン樹脂、架橋ポリエチレン樹脂等の単体からなる内層を有していてもよく、その表面を熱可塑性樹脂層で被覆して構成することができる、
また、ゴム等の内層の内面にフッ素樹脂等をコーティングした積層構造としてもよい。
【0010】
本発明において、内管の外表面を軟化させる工程が、内管を加熱し、表面を溶融する工程である場合には、内管に用いられる熱可塑性樹脂としては、軟化点が120〜180℃程度の樹脂、例えば、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタンなどを用いることが好ましい。
また、内管の外表面を軟化させる工程が、内管外表面に熱可塑性樹脂を溶解しうる溶解性試薬を塗布する工程である場合には、溶解性試薬による溶融性、用いる溶解性試薬の種類を考慮すれば、ポリウレタン系樹脂、ポリウレタン含有樹脂などを用いることが好ましい。また、ポリウレタン系樹脂を用いる場合の溶解性試薬としては、N−メチルピロリドン、シクロヘキサンなどが好ましい。
【0011】
高圧ホースの内管として肉厚は、一般的には、単層の場合、0.7mm〜3.0mmであることが好ましく、また、積層構造の場合には、複数層を合計した厚みが上記範囲であることが好ましく、さらに好ましくは、1.0〜2.5mmの範囲である。
また、積層構造における外表面、即ち、軟化しうる熱可塑性樹脂からなる表面層は、内管の形状、強度、取り扱い性等に影響を与えないという観点からは、その厚みが、少なくとも0.2mm程度であることが好ましく、0.3〜1.0mmの範囲であることがより好ましい。
また、ホース内径は目的に応じて選択されるが、一般的には、3mmφ〜25mmφの範囲であることが好ましい。
【0012】
〔繊維を編成してなる補強層〕
繊維を編成してなる補強層に用いられる繊維としては、硬線ワイヤなどの金属繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維などの一般的な合成繊維、アラミド系繊維、ポリアリレート系繊維、超高分子量ポリエチレン系繊維、炭素系繊維等の高張力合成繊維などの繊維が挙げられ、なかでも、引張強さが5g/d以上の強度を有するものが好ましい。
繊維の太さは、高圧ホースの使用目的により適宜選択されるが、600d〜4500dのものが好適である。
【0013】
補強層は繊維を編成して構成されるが、内管表面にスパイラル構造となるように直接配置することもできる。
補強層に用いる繊維は1種のみであってもよく、また、2種以上を組み合わせて使用してもよい。補強層の編成構造、単位面積あたりの繊維数などは目的に応じて選択しうるが、使用時の曲げにおいても内圧による内管の破損が生じない条件で構成されることが必要である。繊維層は所望により複数設けることもできる。
【0014】
本発明に係る高圧樹脂ホースには、補強層の外側にさらに外被を設けることができる。外被は従来の高圧ホースに使用されているものと同様に、例えば熱可塑性樹脂等からなる層で構成することができる。外被を設けることで、補強層を構成する繊維が保護され、補強層の外傷を防止することができるとともに外観上も好ましいものとなる。外被の一般的な肉厚は、0.3mm〜2.0mmであることが好ましい。
【0015】
〔製造方法〕
次に本発明の高圧樹脂ホースの製造方法について説明する。
本発明の方法では、樹脂製の内管と該内管を補強するための繊維を編成してなる補強層とを有する高圧樹脂ホースにおいて、まず、熱可塑性樹脂を含有する内管の外表面を軟化させ、表面が軟化した樹脂層上に補強層を配置して、密着させ、そのままの状態で保持して樹脂を再硬化させ、内管と補強層とを溶着することを特徴とする。
樹脂を含有する内管の外表面を軟化させる方法としては、内管を加熱し、表面を溶融する方法、内管外表面に熱可塑性樹脂を溶解しうる溶解性試薬を塗布する方法のいずれを適用してもよい。
【0016】
内管を加熱して、表面を溶融する場合には、内管の表面を構成する熱可塑性樹脂の軟化点以上に加熱することが必要であるが、連続して内管溶融−編み上げを行っており、熱源部の通過速度が速いため、加熱条件としては通過速度との兼ね合いで300℃以上の高温とすることも可能であり、速度条件によって加熱温度を調製すればよい。
加熱は、例えば、高圧樹脂ホースの製造工程において、補強層編み上げ工程に用いる装置への導入部分に加熱部を設けることで実施することができる。加熱は、非接触で行われることが好ましく、加熱手段としては、非接触型ヒーター、温風の吹き付け、赤外線照射、火炎など公知の手段を用いることができる。
【0017】
その後、常法により繊維補強層を編みあげて積層し、そのままの状態を維持することで熱可塑性樹脂が再硬化し、内管外表面と補強層とが溶着し、固定される。熱可塑性樹脂の再硬化は、常温に放置することで行われてもよく、製造効率の観点からは、冷風などによる冷却を行い、再硬化に要する時間を短縮することもできる。
【0018】
熱可塑性樹脂を含有する内管の外表面を軟化させるために、熱可塑性樹脂を溶解しうる溶解性試薬を塗布する場合には、用いる溶解性試薬は熱可塑性樹脂に応じて適宜選択される。環境を汚染しないという観点からは、高沸点の有機溶剤を用いることが好ましい。
また、溶解性試薬の塗布量は表面が軟化しうるかぎりできるだけ少量であることが好ましい。溶解性試薬を連続して塗布し、補強層編み上げ直前に余分な試薬を除去する工程を設ける。
【0019】
このような塗布条件を達成する、熱可塑性樹脂を溶解しやすい有機溶媒としては、例えば、熱可塑性樹脂としてポリウレタン系樹脂を用いた場合、N−メチルピロリドン、シクロヘキサンなどが好ましい。
【0020】
溶剤により外表面が軟化した状態で、常法により繊維補強層を編みあげて積層し、そのままの状態を維持することで熱可塑性樹脂が再硬化し、内管外表面と補強層とが溶着し、固定される。熱可塑性樹脂の再硬化は、常温に放置することで溶剤を揮発させ除去することで行われてもよく、温風吹きつけなどの加熱工程を行うことで、溶剤を急激に除去して、再硬化に要する時間を短縮することもできる。
【0021】
このようにして内管の外表面と補強層とを密着させて高圧樹脂ホースを得る。また、所望によりこれを外被で被覆することもできる。外被の被覆は、管状に成形したものを積層する押し出し成形により行うことができる。
【0022】
本発明の方法によれば、製造工程における揮発性有機溶剤による環境汚染の懸念なく高圧樹脂ホースを製造することができ、得られた高圧樹脂ホースは、内管と補強層との密着性に優れる。
【実施例】
【0023】
以下、実施例をあげて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。
(実施例1)
ポリウレタン系樹脂(P90BD:商品名、東洋紡社製)からなる厚み1.5mm、内径10mmの内管を、500℃の温度条件下で3秒間加熱し、表面を溶融させた後、繊維(ポリエステル繊維、太さ:1500d)を編み上げて補強層を形成し、常温まで放冷することで内管外表面を再硬化させ、補強層と内管表面とを溶着し、実施例1の高圧樹脂ホースを得た。
【0024】
(実施例2)
ポリエステル系樹脂(ハイトレル:商品名、東レ・デュポン社製)からなる厚み1.5mm、内径10mmの内管を、500℃の温度条件下で3秒間加熱し、表面を溶融させた後、実施例1で用いたのと同様の繊維を編み上げて補強層を形成し、常温まで放冷することで内管外表面を再硬化させ、補強層と内管表面とを溶着し、実施例2の高圧樹脂ホースを得た。
【0025】
(実施例3)
ポリアミド系樹脂(ナイロン12)からなる厚み1.3mm、内径10mmの内管を、500℃の温度条件下で3秒間加熱し、表面を溶融させた後、実施例1で用いたのと同じ繊維を編み上げて補強層を形成し、常温まで放冷することで内管外表面を再硬化させ、補強層と内管表面とを溶着し、実施例1の高圧樹脂ホースを得た。
【0026】
(実施例4)
外表面ポリウレタン系樹脂(P90BD、東洋紡社製)からなる厚み0.4mmの外表面層の表面に溶解試薬であるN−メチルピロリドンを塗布し、表面を溶融させた後、編み上げ直前に余分な試薬を除去し、表面を均等にならして、実施例1で用いたのと同様の繊維を編み上げて補強層を形成し、その後、内管外表面を再硬化させ、補強層と内管表面とを溶着し、実施例2の高圧樹脂ホースを得た。
【0027】
(比較例1)
ポリエステル系樹脂(ハイトレル、東レ・デュポン社製)からなる厚み1.5mm、内径10mmの内管を表面にウレタン系接着剤(タイライト)を塩化メチレンで50質量%となるように希釈したものを塗布し、表面を溶融させた後、編み上げ直前に余分な試薬を除去し、表面を均等にならして、実施例1で用いたのと同様の繊維を編み上げて補強層を形成し、試薬を除去することで内管外表面を再硬化させ、補強層と内管表面とを溶着し、比較例1の高圧樹脂ホースを得た。
【0028】
〔評価〕
(有機溶剤による作業環境汚染)
実施例1〜4,比較例1の高圧樹脂ホースの製造に際し、以下の方法で作業環境汚染の状態を評価した。作業環境下の空気を採取してガスクロマトグラフィーで塩化メチレンの濃度を測定した。
実施例1〜4では、塩化メチレン希釈の接着剤を使用しないため、作業環境において塩化メチレンは検出されなかったが、比較例1では、作業環境中7ppmであった。
【0029】
(内管と補強層との密着性、耐久性)
内管と補強層との接着力を、JIS−K 6330−6に記載の方法い従って測定したところ、接着剤を用いた比較例1では、0.5〜1.2N/mmであり、本発明の方法により得られた実施例1〜4では、0.8〜1.5N/mmであり、公知の方法によるものと比較して、同等以上の優れた密着性が達成されることがわかる。また、これらの接着は内管の外表面を構成する樹脂による接着であり、内管外表面に使用される樹脂に起因して耐久性に優れた接着が達成されていることは明らかである。
上記結果より明らかなように、実施例1〜4の製造方法により得られた高圧樹脂ホースでは、両者の密着性、その耐久性は、比較例1と同様に良好であった。
このことから、本発明の製造方法によれば、内管と補強層との密着性に優れた高圧樹脂ホースを揮発性有機溶剤による作業環境汚染の懸念なく、製造することがわかる。




 

 


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