(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
(a) 融点が150℃以上の熱可塑性樹脂を含む外層部と、(b) 融点が150℃以上であり、前記外層部とは異なる熱可塑性樹脂及び／又はエラストマーを含む内層部とを有する多層構造からなるホース製造用マンドレルであって、前記外層部は、(a-1) 平均粒径が10〜100μmの球状無機質粉末、(a-2) 平均粒径が１〜50μmの合成樹脂粉末、及び(a-3) 平均直径が10〜35μmであり、平均長さが35〜1,500μmであるガラス繊維からなる群から選ばれた少なくとも一種のフィラーを含有する熱可塑性樹脂組成物からなり、もって表面に前記フィラーによる凹凸を有することを特徴とするホース製造用マンドレル。
【請求項２】
請求項１に記載のホース製造用マンドレルにおいて、表面粗さRmaxが10〜35μmであることを特徴とするホース製造用マンドレル。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のホース製造用マンドレルにおいて、前記外層部及び前記内層部の間に接着層を有することを特徴とするホース製造用マンドレル。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のホース製造用マンドレルにおいて、前記マンドレルにおける前記フィラーの含有量は１〜20重量％であることを特徴とするホース製造用マンドレル。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のホース製造用マンドレルにおいて、前記無機質粉末は、ガラスパウダー、炭酸カルシュウム及びマイカからなる群から選ばれた少なくとも一種であり、前記合成樹脂粉末は、ポリフェニレンサルファイド樹脂粉末、ポリアミドイミド樹脂粉末、フッ素樹脂粉末、フェノール樹脂粉末及び超高分子ポリエチレン粉未からなる群から選ばれた少なくとも一種であることを特徴とするホース製造用マンドレル。
【請求項６】
請求項５に記載のホース製造用マンドレルにおいて、前記ガラスパウダーはガラスビーズ及び／又はガラス中空球体であることを特徴とするホース製造用マンドレル。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のホース製造用マンドレルにおいて、前記外層部はシリコーン油、潤滑油、ワックス、可塑剤及び離型剤からなる群から選ばれた少なくとも一種の添加剤を含有することを特徴とするホース製造用マンドレル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はホース製造用マンドレルに関し、さらに詳しくは成形したホースから抜けやすいホース製造用マンドレルに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
カークーラー用、油圧用、ＬＰＧ用など内径の精度が要求される高圧用ホースを製造する場合、まず芯型であるゴム製や合成樹脂製マンドレルの外周に、ホースの原料であるゴムまたは合成樹脂を押出成形して内層を形成し、その上に所望の補強層を施したあと、さらにゴム層を重ねるように押出成形して外層を形成し、次に加硫処理を行い、最後にマンドレルをホースから抜き取って完成するのが普通である。この場合、効率よくホースを製造するために、長いマンドレルを用いて一回にたとえば１００  ｍ以上と長いホースをつくる必要があり、その長いホースからマンドレルを抜き取った後、ホースを所望の長さに切断する。マンドレル上に形成するホースが長ければ長いほど、各工程を連続的に行うことができるので、生産効率は向上する。反面、マンドレルが長くなるにつれてホースから抜けにくくなるという問題がある。
【０００３】
この問題を解決するために、マンドレルの表面に離型剤を塗布したり、マンドレル又はホースの材料にシリコン油、潤滑油、ワックスなどの潤滑剤を加えて、表面の滑り性を改良することが試みられている。しかし、離型剤や潤滑剤を用いてもマンドレルの抜き抵抗は依然として大きく、離型剤や潤滑剤がホースに移行することもあるため、使用できる添加剤の種類が限られるという問題がある。
【０００４】
以上に鑑み、最近マンドレル表面に凹凸を設けることにより、抜き抵抗を低減しようとする試みが提案されている。特開平３−１５３３３３号はサンドペーパーなどで樹脂製マンドレルの表面を粗面とすることにより、ホース成形後のマンドレルの引き抜き性を高める方法を開示している。しかし、マンドレルは樹脂製であるために削りカスやひげが残り、またホース表面にできる凹凸が長手方向に延びるので、それがホースの内面に転写され、ジョイントなどの金具との装着部で漏洩の危険性があるなどの問題がある。また、マンドレルの外径が大きいと、マンドレルが曲げにくくなったり、マンドレルの外径が小さいと、マンドレルの引張強度が低下するなどの問題がある。
【０００５】
従って、本発明の目的はホースを製造する時に成形したホースからの抜き取りが容易で、かつホースの品質に悪影響を与えないマンドレルを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題に鑑み鋭意研究の結果、本発明者らはマンドレルを多層構造とし、外層部には滑り特性に優れた材料を、内層部には引張強度特性及び／又は柔軟性に優れた材料を用い、必要に応じて接着層を設けることにより、粗面を有するマンドレルが得られるとともに、引張強度あるいは柔軟性に優れたマンドレルが得られることを発見し、本発明を完成した。
【０００７】
すなわち、本発明のホース製造用マンドレルは、(a) 融点が150℃以上の熱可塑性樹脂を含む外層部と、(b) 融点が150℃以上であり、前記外層部とは異なる熱可塑性樹脂及び／又はエラストマーを含む内層部とを有する多層構造からなるホース製造用マンドレルであって、前記外層部は、(a-1) 平均粒径が10〜100μmの球状無機質粉末、(a-2) 平均粒径が１〜50μmの合成樹脂粉末、及び(a-3) 平均直径が10〜35μmであり、平均長さが35〜1,500μmであるガラス繊維からなる群から選ばれた少なくとも一種のフィラーを含有する熱可塑性樹脂組成物からなり、もって表面に前記フィラーによる凹凸を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明を以下に詳細に説明する。本発明のマンドレルは、(a) 融点が150℃以上の熱可塑性樹脂と、(a-1) 平均粒径が10〜100μmの球状無機質粉末、(a-2) 平均粒径が１〜50μmの合成樹脂粉末、及び(a-3) 平均直径が10〜35μmであり、平均長さが35〜1,500μmであるガラス繊維からなる群から選ばれた少なくとも一種のフィラーとを含む外層部、並びに(b) 融点が150℃以上であり、前記外層部とは異なる熱可塑性樹脂及び／又はエラストマーを含む内層部を有する多層構造からなる。また、外層部と内層部との接着性が悪い場合などの必要性に応じて、外層部と内層部の間に接着層を設けることもできる。
【０００９】
［１］  外層部
外層部は熱可塑性樹脂組成物からなり、好ましくは無機質粉末、合成樹脂粉末及び無機質繊維からなる群より選ばれた少なくとも一種のフィラーと、熱可塑性樹脂とからなる。
【００１０】
（１）  熱可塑性樹脂
外層部に用いる熱可塑性樹脂としては、融点が１５０  ℃以上であって、２３℃における曲げ弾性率が５００  〜１００００  ｋｇ／ｃｍ２  のものが好ましい。融点が１５０  ℃未満であると、マンドレルは加硫工程の温度（通常１５０  〜１７０  ℃）に耐えることができない。また２３℃における曲げ弾性率が１００００  ｋｇ／ｃｍ２  を越えると、マンドレルが曲げににくくなり、長いホースを製造するのに不都合である。好ましくは融点が１６０  〜２３０℃であり、２３℃における曲げ弾性率が１０００〜６０００ｋｇ／ｃｍ２  である。
【００１１】
このような要件を満たす熱可塑性樹脂は結晶性ポリマーであるが、具体的にはナイロン１１またはその組成物、ナイロン１２またはその組成物、ナイロン６またはその組成物、ナイロン６６またはその組成物、ポリブチレンテレフタレートまたはその組成物、ポリエチレンテレフタレートまたはその組成物などが挙げられる。中でも、ナイロン１１、又はこれらを主体とする組成物が好ましい。ナイロン組成物の場合、ナイロン樹脂１００  重量部に対して、カルボン酸又は無水酸変性オレフィン系エラストマー１０〜５０重量部を配合したものが好ましい。また、ナイロン樹脂１００  重量部に対して、可塑剤２０重量部以下を含有したナイロン樹脂を用いてもよい。さらに、ポリエステルエラストマー等の熱可塑性エラストマーを用いてもよい。
【００１２】
このような熱可塑性樹脂を外層部の材料とすることにより、容易にマンドレルの端部同士を溶着して、延長させることができる。
【００１３】
（２）  フィラー
（ａ）  無機質粉末
無機質粉末として、ガラスビーズまたはガラス中空球体などのガラスパウダー、炭酸カルシュウム、マイカなどが挙げられる。特に平均粒径１０〜１００  μｍ、好ましくは１５〜３５μｍのほぼ球状の無機質粉末が好ましい。球状の無機質粉末を用いることにより、得られるマンドレルの曲げ弾性率が高くなりすぎず、十分な湾曲性が維持できる。また、得られる表面凹凸にむらができない。
【００１４】
（ｂ）  合成樹脂粉末
合成樹脂粉末として、溶融しない合成樹脂の粉末が好ましく、具体的にはポリフェニレンサルファイド樹脂粉末、ポリアミドイミド樹脂粉末、フッ素樹脂粉末、フェノール樹脂粉末、超高分子ポリエチレン粉未などが挙げられる。また、合成樹脂粉末の平均粒径は上記と同じ理由により１〜５０μｍ、好ましくは５〜３０μｍとする。
【００１５】
（ｃ）  無機質繊維
無機質繊維として、ガラス繊維、ウィスカーなどが挙げられる。ガラス繊維の平均直径は１０〜３５μｍであるのが好ましく、１０〜２０μｍであるのがより好ましく、また平均長さは３５〜１５００μｍであるのが好ましく、５０〜２００  μｍであるのがより好ましい。ガラス繊維の平均長さが１５００μｍを越えると、得られるマンドレルの曲げ弾性率が上昇し、曲げにくくなるため好ましくない。ウィスカーはガラス繊維よりはるかに細いセラミック繊維であり、通常数μｍ以下の直径及び数百μｍ以下の長さを有する。ウィスカーとしては、例えばチタン酸カリウム繊維を使用することができる。
【００１６】
無機質繊維は、多量に入りすぎると曲げ弾性率が高くなりすぎるので、十分な凹凸を出そうとする場合、無機質粉末を併用するのが好ましい。この場合、無機繊維／無機質粉末の重量比を３０／７０〜７０／３０とするのが好ましい。
【００１７】
マンドレルにおけるフィラーの含有量は１〜２０重量％とし、好ましくは１〜１５重量％とする。フィラーの含有量が２０重量％を越えると、得られるマンドレルの曲げ弾性率が増加するため好ましくなく、また含有量が１重量％未満であると、マンドレル表面の凹凸が不十分になる。
【００１８】
（３）  その他の添加剤
本発明のマンドレルの外層部には上記の材料以外に、用途に応じ、他の添加物加えることができる。このような添加物として、たとえばシリコーン油、潤滑油、ワックス等の潤滑剤、可塑剤、離型剤などが挙げられる。
【００１９】
［２］  内層部
内層部は外層部と異なる熱可塑性樹脂及び／又はエラストマーからなる。詳しくは、内層部の材料として、マンドレルの外径が大きい、例えば直径１２ｍｍ以上の場合、柔軟性の優れる材料、例えば熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系樹脂、熱可塑性ウレタン樹脂などが挙げられ、マンドレルの外径が小さい、例えば直径１２ｍｍ未満の場合、引張強度の大きい材料、例えばポリエステル系、ポリアミド系などの熱可塑性樹脂及びそれらの組成物が挙げられる。内層部に更に外層部で述べたガラス繊維、フィラー等を添加して補強することもできる。
【００２０】
（１）  熱可塑性樹脂
内層部で用いる熱可塑性樹脂は融点が１５０  ℃以上であって、２３℃における曲げ弾性率が５００  〜１００００  ｋｇ／ｃｍ２  のものとする。融点が１５０  ℃未満であると、マンドレルは加硫工程の高温に耐えることができない。また２３℃における曲げ弾性率が１００００  ｋｇ／ｃｍ２  を越えると、マンドレルが曲げににくくなり、長いホースを製造するのに不都合である。好ましくは融点が１６０  〜２３０  ℃であり、２３℃における曲げ弾性率が１０００〜６０００ｋｇ／ｃｍ２  である。
【００２１】
このような要件を満たす熱可塑性樹脂は結晶性ポリマーであるが、具体的にはナイロン１１またはその組成物、ナイロン１２またはその組成物、ナイロン６またはその組成物、ナイロン６６またはその組成物などのポリアミド系樹脂、ポリブチレンテレフタレートまたはその組成物、ポリエチレンテレフタレートまたはその組成物などのポリエステル系樹脂、ポリペンテン−１、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂が挙げられる。中でも、ナイロン１１、又はこれらを主体とする組成物が好ましい。また、ナイロン樹脂１００  重量部に対して、可塑剤２０重量部以下を含有したナイロン樹脂を用いてもよい。さらに、上述の熱可塑性樹脂を改質したものを用いてもよい。
【００２２】
（２）  エラストマー
内層部で用いるエラストマーは融点が１５０  ℃以上であって、２３℃における曲げ弾性率が２５０  〜５５００ｋｇ／ｃｍ２  及び／又は引張強度が８０〜３５０  ｋｇ／ｃｍ２  のものとする。融点が１５０  ℃未満であると、加硫工程の高温に耐えることができない。また２３℃における曲げ弾性率が５５００ｋｇ／ｃｍ２  を越えると、マンドレルが曲げににくくなり、長いホースを製造するのに不都合である。好ましくは融点が１６０  〜２３０  ℃であり、２３℃における曲げ弾性率が１０００〜３５００ｋｇ／ｃｍ２  である。このような要件を満たすエラストマーは熱可塑性エラストマーであるが、具体的にはナイロンエラストマー、ポリエステルエラストマー、熱可塑性ウレタン樹脂等が挙げられる。
【００２３】
熱可塑性樹脂とエラストマーとを混合して用いることもできる。例えば、ナイロン組成物の場合、ナイロン樹脂１００  重量部に対して、カルボン酸又は無水酸変性オレフィン系エラストマー１０〜５０重量部を配合したものが好ましい。エラストマーの配合比は熱可塑性樹脂及びエラストマーの種類、特にユーザー仕様によって変化するが、一般的に熱可塑性樹脂１００  重量部に対して、エラストマー１０〜３０重量部を配合するのが好ましい。
【００２４】
（３）  その他の添加剤
本発明のマンドレルの内層部には上記の材料以外に、用途に応じ、他の添加物加えることができる。このような添加物として、たとえば可塑剤、離型剤などが挙げられる。
【００２５】
［３］  接着層
本発明の接着材は外層部材料と内層部材料のいずれにも親和性の良いものを用いる。このような接着剤として、ナイロン系共重合体等が挙げられる。
【００２６】
［４］  多層構造の構成
外層部と内層部の割合は断面積比で５：９５〜６０：４０、特に１０：９０〜６０：４０とするのが好ましい。この割合が６０：４０より大きいと、外層部の割合が過大になり、マンドレルの柔軟性又は引張強度特性が損なわれる。一方、外層部と内層部割合が５：９５未満であると、外層部の割合が過小になり、マンドレルの滑り特性が低下する。また、接着層の厚さは断面積比の２０％以下であるのが好ましい。
【００２７】
［５］  マンドレルの製造方法
本発明のマンドレルは公知の方法で製造することができる。例えば、外層用押出機、内層用押出機、必要に応じて接着層用押出機を用いて共押出して多層構造の所望直径の丸棒状に成型する方法、また最初に内層用所望直径の丸棒を押出成型し、必要に応じて接着材を被覆押出成型するか、接着材を塗布した後、外層用材料を被覆押出成型する方法が挙げられる。もちろん外層部は熱可塑性樹脂とフィラーとの混合物を押出成形する。
【００２８】
本発明のマンドレルはソリッドの丸棒、又は中空とすることができる。補強のためにマンドレルの長手方向に沿ってワイヤー、繊維ひもなどを中心に埋設することもできる。端部を接合して、長尺化する目的では、好ましいマンドレルの形状はソリッドの丸棒である。
【００２９】
このように得られるマンドレルの表面粗さＲｍａｘ  は、１０μｍ以上であり、好ましくは２０〜３５μｍである。ただし、ここでいう表面粗さＲｍａｘ  はＤＩＮ４７６８に定義された最大粗さを意味する。表面粗さＲｍａｘ  が１０μｍ未満ではマンドレルの抜き抵抗が大きすぎ、また、Ｒｍａｘ  が３５μｍを越えると、ホース内面の平坦度が低くなり過ぎ、気密性が低下する。
【００３０】
【作用】
本発明は滑り特性の優れた外層部と、引張強度及び／又は柔軟性の優れた内層部、及び外層部と内層部の間に必要に応じて設けられる接着層部からなる多層構造を有するマンドレルを形成されることにより、マンドレルの表面摩擦係数が減少し、ホースから容易に抜けるようにするとともに、マンドレル径が大きいときに曲げやすいように、またマンドレル径が小さいときに高引張力に耐えられるようにすることができる。
【００３１】
【実施例】
以下に実施例によって本発明の効果を説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００３２】
実施例１
ナイロン１１（商品名：リルサン，東レ（株）製）９０重量％に繊維径１３μｍで繊維長さ７０μｍのガラス繊維を１０重量％混合した材料を外層部に用い、ナイロンエラストマー（商品名：ペパックス，東レ（株）製）を内層部に用いて共押出成形し、外径１８ｍｍ、内層部径１６ｍｍ、長さ２００  ｍのマンドレルを製造した。得られたマンドレルは容易に巻くことができ、また成形したホースから容易に抜くことができた。
【００３３】
実施例２
ナイロン１１組成物（商品名：リルサン，東レ（株）製）９０重量％に繊維径１３μｍで繊維長さ７０μｍのガラス繊維を１０重量％混合した材料を外層部に用い、ナイロン６を内層部に用いて共押出成形し、外径６ｍｍ、内層部径４ｍｍ、長さ５００  ｍのマンドレルを製造した。得られたマンドレルは引張強度４５０  ｋｇ／ｃｍ２  に耐えることができ、また成形したホースから容易に抜くことができた。
【００３４】
実施例３
ナイロン１１（９０重量％）に平均粒径３０μｍのガラスビーズを１０重量％混合した材料を外層部に用い、ナイロンエラストマー（商品名：ペパックス，東レ（株）製）を内層部に用いて共押出成形し、外径１８ｍｍ、内層部径１６ｍｍ、長さ２００  ｍのマンドレルを製造した。得られたマンドレルは容易に巻くことができ、また成形したホースから容易に抜くことができた。
【００３５】
実施例４
ナイロン１１組成物（商品名：リルサン，東レ（株）製）９０重量％に平均粒径３０μｍのガラスビーズを１０重量％混合した材料を外層部に用い、ナイロン１１を内層部に用いて共押出成形し、外径６ｍｍ、内層部径４ｍｍ、長さ５００  ｍのマンドレルを製造した。得られたマンドレルは引張強度４５０  ｋｇ／ｃｍ２  の張力に耐えることができた。また成形したホースからマンドレルが容易に抜くことができた。
【００３６】
実施例５
ポリブチレンテレフタレート９５重量％に平均粒径３０μｍのガラスビーズを５重量％混合した材料を外層部に用い、ポリエステルエラストマー（商品名：ハイトレル，デュポン社製）を内層部に用いて共押出成形し、外径１８ｍｍ、内層部径１６ｍｍ、長さ２００  ｍのマンドレルを製造した。得られたマンドレルは容易に巻くことができ、また成形したホースから容易に抜くことができた。
【００３７】
参考例１
ポリエステルエラストマー（商品名：ハイトレル，デュポン社製）を外層部に用い、ポリブチレンテレフタレートを内層部に用いて共押出成形し、外径６mm、内層部径４mm、長さ500 mのマンドレルを製造した。得られたマンドレルは引張強度350 kg/cm2 の張力に耐えることができた。また成形したホースからマンドレルを容易に抜くことができた。
【００３８】
実施例６
ナイロン６（90重量％）に平均粒径30μmのガラスビーズを10重量％混合した材料を外層部に用い、ナイロン66組成物（商品名：ザイテル，デュポン社製）を内層部に用いて共押出成形し、外径18 mm、内層部径16 mm、長さ200 mのマンドレルを製造した。得られたマンドレルは容易に巻くことができ、また成形したホースから容易に抜くことができた。
【００３９】
参考例２
ナイロン66組成物（商品名：ザイテル，デュポン社製）95重量％にシリコーン50％マスターペレットを５重量％混合した材料を外層部に用い、ナイロン６を内層部に用いて共押出成形し、外径６mm、内層部径４mm、長さ500 mのマンドレルを製造した。得られたマンドレルは引張強度500 kg/cm2 の張力に耐えることができた。また成形したホースからマンドレルを容易に抜くことができた。
【００４０】
実施例７
ナイロン66組成物（商品名：ザイテル，デュポン社製）90重量％に平均粒径30μmのガラスビーズを10重量％混合した材料を外層部に用い、接着層にナイロン３元共重合体、内層部にポリプロピレンを用いて共押出成形し、外径18 mm、内層部径16 mm、長さ200 mのマンドレルを製造した。得られたマンドレルは容易に巻くことができ、また成形したホースから容易に抜くことができた。
【００４１】
実施例８
内層部用として熱可塑性ナイロン11で外径４mmの丸棒を押出成型した後、その外側を外層部用としてナイロン11組成物（商品名：リルサン，東レ（株）製）90重量％に平均粒径30μmのガラスビーズを10重量％混合した材料で外径６mmになるように押出成形、被覆して、長さ500 mのマンドレルを製造した。得られたマンドレルは引張強度450 kg/cm2の張力に耐えることができた。また成形したホースからマンドレルを容易に抜くことができた。
【００４２】
実施例９
ナイロン11（商品名：リルサン，東レ（株）製）90重量％に粒径50メッシュスルーの合成樹脂粉末（ポリフェニレンスルファイド）を10重量％混合した材料を外層部に用い、ナイロンエラストマー（商品名：ペパックス，東レ（株）製）を内層部に用いて共押出成形し、外径18 mm、内層部径16 mm、長さ200 mのマンドレルを製造した。得られたマンドレルは容易に巻くことができ、また成形したホースから容易に抜くことができた。
【００４３】
比較例１
９０重量％のナイロン６に平均粒径３０μｍのガラスビーズを１０重量％混合した材料で押出成形し、外径１８のマンドレルを製造した。得られたマンドレルは巻くことが困難で、長尺マンドレルとすることができなかった。
【００４４】
比較例２
ポリエステルエラストマーを用いて押出成形して、外径３．５  のマンドレルを製造した。得られたマンドレルは成形したホースから抜くことができず、切断した
。
【００４５】
【発明の効果】
本発明のマンドレルは、外層部に熱可塑性樹脂のほかにフィラー、潤滑剤を添加した材料を用い、内層部に外層部と異なる材料を用いることにより、表面摩擦特性を保ちながら、マンドレルの性質を選択的に構成することができ、柔軟性、又は高引張強度特性、及び安価な内層材料を利用することによる低コスト等の特性を有するマンドレルとすることができる。