(57)【要約】【課題】本発明の課題は、柔軟性、加工性を犠牲にすることなく、耐スパッタ性に優れるチューブを提供することにある。【解決手段】耐熱性に優れる内層チューブの上に、金属線を編組又は横巻きしてなる金属層を施し、更に、耐熱性の材料からなる外層を施す。更に、耐スパッタ性が求められる場合は、金属層の上に金属めっきを施す。【選択図】図１
2015190582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内層チューブの上に、金属線を編組又は横巻きしてなる金属層を施し、更に、耐熱性の材料からなる外層を施したチューブ。
【請求項２】
該金属層において、金属線の編組角度１５°〜６５°及び編組密度７０％〜９８％、又は、横巻き角度１５°〜６５°及び横巻き密度７０％〜９８％であり、かつ、該金属線の素線径がφ０．０５ｍｍ以上である請求項１記載のチューブ。
【請求項３】
該金属層において、該金属線の隙間の少なくとも一部を金属めっきにより埋め、金属めっき層を施した請求項１又は２に記載のチューブ。
【請求項４】
該内層チューブの材質がフッ素樹脂又は耐熱性エラストマーである請求項１〜３のいずれか１項に記載のチューブ。
【請求項５】
該外層の材質がシリコーンゴム、フッ素ゴム又はポリオレフィン系エラストマーである請求項１〜４のいずれか１項に記載のチューブ。
【請求項６】
該内層チューブと該金属層との間にシリコーンゴム層を施した請求項１〜５のいずれか１項に記載のチューブ。
【請求項７】
耐スパッタ性を有する請求項１〜６のいずれか１項に記載のチューブ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のチューブを備えた溶接設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に自動溶接機、溶接作業用設備あるいはその周辺で使用するのに適した耐スパッタチューブに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動溶接機や溶接作業用設備にエアや冷却液等の液体を供給するチューブ、あるいはその周辺で使用するチューブについては、空気溶接、ガス溶接時に発生する高温スパッタによるチューブの損傷やスパッタのチューブへの付着を防止する必要がある。このような耐スパッタチューブとしては、特許文献１に、内側チューブの外周に、外装層としてポリテトラフルオロエチレン（以下「ＰＴＦＥ」という。）からなるテープを巻きつけたチューブが開示されている。特許文献１の他多数、ＰＴＦＥは耐スパッタ性に優れる材質として知られている。
【０００３】
また、特許文献２には、樹脂チューブの表面に、金属めっき被覆層が形成された金属めっき被覆樹脂チューブが開示されている。これは、樹脂チューブの表面に、無電解めっき及び電解めっきにより、数μｍの金属めっき被覆層を施すものである。金属めっきは、樹脂チューブを保護し、溶接時に発生する高温スパッタによる破損防止になるとともに、別の耐スパッタ仕様である、樹脂チューブを多層に施し肉厚とする構造に比べ、細線径化することで配設スペースを確保できる。
【０００４】
一方で、特許文献２に記載の金属めっき被覆層は、チューブを屈曲させた時に金属めっきが剥離しやすく、耐スパッタ性の安定性の点で問題がある。また、ＰＴＦＥの上に金属めっきを施す場合、ＰＴＦＥは表面張力が高いため被覆が困難であり、被覆できたとしても密着性がとても低いという問題がある。
【０００５】
また、一般的に、内層チューブを金属管で覆った構造が最も耐スパッタ性に優れるものとして知られているが、問題点として、柔軟性がなく配設作業の際の取り回しや加工が困難であることが挙げられ、使用箇所が限られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平３−１０３７３１号公報
【特許文献２】特開２００１−２１４９９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、柔軟性（作業性）及び端末加工性を犠牲にすることなく、エアや冷却液等の流体を安定し供給することができる、耐スパッタ性に優れるチューブを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、耐熱性に優れる内層チューブの上に、金属線を編組又は横巻きしてなる金属層を施し、更に、耐熱性の材料からなる外層を施すことで、柔軟性（作業性）及び端末加工性を犠牲にすることなく、従来の問題を解消できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明の要旨は以下のとおりである。
【００１０】
（１）内層チューブの上に、金属線を編組又は横巻きしてなる金属層を施し、更に、耐熱性の材料からなる外層を施したチューブ。
（２）該金属層において、金属線の編組角度１５°〜６５°及び編組密度７０％〜９８％、又は、横巻き角度１５°〜６５°及び横巻き密度７０％〜９８％であり、かつ、該金属線の素線径がφ０．０５ｍｍ以上である前記（１）に記載のチューブ。
（３）該金属層において、該金属線の隙間の少なくとも一部を金属めっきにより埋め、金属めっき層を施した前記（１）又は（２）に記載のチューブ。
（４）該内層チューブの材質がフッ素樹脂又は耐熱性エラストマーである前記（１）〜（３）のいずれかに記載のチューブ。
（５）該外層の材質がシリコーンゴム、フッ素ゴム又はポリオレフィン系エラストマーである前記（１）〜（４）のいずれかに記載のチューブ。
（６）該内層チューブと該金属層との間にシリコーンゴム層を施した前記（１）〜（５）のいずれかに記載のチューブ。
（７）耐スパッタ性を有する前記（１）〜（６）のいずれかに記載のチューブ。
（８）前記（１）〜（７）のいずれかに記載のチューブを備えた溶接設備。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のチューブにあっては、以下に記載した優れた効果が期待できる。
【００１２】
（１）内層チューブに金属線を編組又は横巻きしてなる金属層を施すことで、金属の熱伝導性により、高温スパッタによる熱を直ちに分散させるため、内層チューブの破損を防止することができる。
【００１３】
（２）金属層において、金属線の編組角度１５°〜６５°及び編組密度７０％〜９８％、又は、横巻き角度１５°〜６５°及び横巻き密度７０％〜９８％とすることで、内層チューブの内圧及び高温環境下での材料の軟化による外径膨張を抑え、内層チューブの破損を防止することができ、エアや冷却液等の流体を安定供給できる。
【００１４】
（３）更に過酷なスパッタ環境においては、金属層で施される金属線の隙間の一部又は全部を、金属めっきにより埋めた金属めっき層を施すことで、内層チューブに金属管を施したものと同等の耐スパッタ性が得られる。
【００１５】
（４）（３）において、金属めっき層を施すことで、一定の形状保持性が付与され、柔軟性はなくなる反面、金属管を施したものとは異なり、手作業で容易に曲げることができるため、高い耐スパッタ性と同時に、一定の柔軟性（作業性）及び端末加工性が得られる。
【００１６】
（５）内層チューブと金属層との間にシリコーンゴム層を施すことで、本発明のチューブに継手等の金属部品をつける際の端末加工時、あるいは、チューブを屈曲させた時に金属層がずれることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のチューブにおける断面図を示す。
【図２】本発明のチューブの別の態様における断面図を示す。
【図３】本発明のチューブの別の態様における断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明のチューブの基本的構成を、添付図面を参照しながら説明する。なお、以下において、本発明のチューブと、該チューブに用いられる内層チューブとを区別するため、本発明のチューブを適宜「耐スパッタチューブ」という。
【００１９】
図１の耐スパッタチューブ１において、内層チューブ２、金属層３、外層４は同芯円上に施される。
【００２０】
内層チューブ２の材質は、熱可塑性エラストマー、熱硬化性エラストマー、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のうち、耐熱性に優れ、軟化点の温度が高いもの、及び、耐薬品性（耐冷却水性）に優れるものが好ましい。具体的には、ポリウレタン系エラストマー、ポリオレフィン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ポリウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリイミド樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂等が挙げられるが、特に好ましいのは、ポリテトラフルオロエチレンやテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体等のフッ素樹脂である。
【００２１】
金属層３における編組は、編組角度１５°〜６５°及び編組密度７０％〜９８％が好ましく、特に編組角度は４５°〜６０°が好ましい。編組角度は、中立角近傍にすることで、内層チューブの内圧及び高温環境下での材料の軟化による外径膨張を抑え、内層チューブの破損を防止することができる。編組角度が１５°以上であると、内層チューブの外径膨張を抑える効果が発現し、６５°以下であると、生産性も良好であるため、この領域では外径膨張防止効果による耐スパッタ性及びコスト面において有利である。
【００２２】
編組密度が７０％以上であると、高温スパッタによる内層チューブの損傷防止効果が高く、９８％以下であると、金属線の重なりによる凹凸等の外観不良が発生せず、また生産性が良好であるため、この領域では損傷防止効果による耐スパッタ性及びコスト面において有利である。
【００２３】
金属層３における横巻きは、編組に比べて柔軟性が優れる一方、内層チューブの締め付け効果は弱いため、内層チューブの外径膨張防止効果において若干劣る傾向があるものの、本発明の特徴である、柔軟性（作業性）、端末加工性及び高い耐スパッタ性能は十分に得られる。
【００２４】
詳しくは、横巻き角度１５°〜６５°及び横巻き密度７０％〜９８％が好ましい。横巻き角度が１５°以上であると、内層チューブの外径膨張を抑える効果が発現し、６５°以下であると、生産性も良好であるため、この領域では外径膨張防止効果による耐スパッタ性及びコスト面において有利である。横巻き密度が７０％以上であると、高温スパッタによる内層チューブの損傷防止効果が高く、９８％以下であると、金属線の重なりによる凹凸等の外観不良が発生せず、また生産性が良好であるため、この領域では損傷防止効果による耐スパッタ性及びコスト面において有利である。
【００２５】
ここで金属線の編組・横巻き構造における角度及び密度の定義を以下に示す。
【００２６】
角度αとは、基準となるチューブの長手方向に対して、金属線が巻き付けられる角度をいう（０°＜α＜９０°）。
【００２７】
密度とは、チューブの表面積を覆う金属線の割合を百分率で示すものである。
【００２８】
角度及び密度は、チューブの外径及び金属線の素線径等より算出されることが一般的である。
【００２９】
金属線の素線径は、φ０．０５ｍｍ以上が好ましい。金属線は太いほど金属層の厚みが増すため耐スパッタ性能が向上する。金属線の素線径がφ０．０５ｍｍ以上であると、特許文献２で示される、電解めっき等による数μｍの金属めっき被覆層に対して、耐スパッタ性能における優位性が高くなる。金属線の素線径は、チューブの外径も考慮し適宜決められるため、最大値は特に限定されない。
【００３０】
金属線の材質は、銅、ＳＵＳ等で特に限定されず、錫や銀などの金属めっきが施されていてもよい。
【００３１】
図２の耐スパッタチューブ１においては、金属線からなる金属層３の上に金属めっき層５が施される。
【００３２】
この場合、金属線間の隙間の少なくとも一部を金属めっきにより埋める方法は特に限定されないが、溶融めっき槽を潜らせることで容易に金属めっき層を施すことができる。金属めっきの量は、金属線間の隙間を埋める程度でよく、少ないほど柔軟性（作業性）に優れる。
【００３３】
なお、本発明における金属めっきは、編組あるいは横巻きからなる金属線間の隙間を金属めっきにより埋めているため、従来の薄い金属めっき層のみからなる場合と比べ、チューブ屈曲時の機械的強度に優れる。更に、金属線と金属めっき層との厚みによる相乗効果により、熱抵抗がより少なく、熱の発散効果がより優れるため、耐スパッタ性の向上が期待できる。
【００３４】
外層４の材質は、耐熱性の材料であれば、特に限定されないが、難燃性、機械的強度、柔軟性、スパッタの非付着性に優れるものが好ましく、ポリウレタン系エラストマー、ポリオレフィン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ポリウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリイミド樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂等が挙げられるが、特に好ましいのは、ポリオレフィン系エラストマー、フッ素ゴム及びシリコーンゴムである。
【００３５】
図３の耐スパッタチューブ１においては、内層チューブ２と金属層３の間にシリコーンゴム層６が施される。
【００３６】
この場合、内層チューブ２との密着性の確保、及び端末加工時における内層チューブ２への傷付き防止や金属層３のずれ防止の観点から、シリコーンゴム層６の厚さは１００μｍ以上であり、金属層３の摩耗による破れや劣化の防止の観点から、５００μｍ以上が特に好ましい。シリコーンゴム層６の厚さの最大値は特に限定されないが、細径化あるいは生産性、コスト低減等の観点から、３．０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３７】
また、シリコーンゴム層６は、同様の効果が得られれば材質は特にシリコーンゴムに限定されず、例えば金属層３のずれ防止のみの目的であれば、シリコーンワニス等を数１０μｍ塗布することでも代用できる。
【００３８】
自動溶接機、詳しくはガス溶接、アーク溶接、ＴＩＧ溶接等の溶接設備に用いるチューブとして、本発明のチューブを用いることにより、溶接時に発生する高温スパッタによるチューブの損傷やスパッタのチューブへの付着を防止することができる。
【実施例】
【００３９】
以下、実施例をあげて本発明を更に具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。
【００４０】
（実施例１〜１３及び比較例１）
本発明の耐スパッタチューブ１の、図１の態様である実施例１を示す。内層チューブ２として、ポリテトラフルオロエチレンにより、内径６．０ｍｍ、肉厚１．０ｍｍのチューブを作製した。上記内層チューブ２の上に、金属層３として、素線径φ０．０５ｍｍの錫めっき軟銅線を用いて編組を施した。この際、編組角度は１５°、編組密度は７０％である。編組の上に、外層４としてシリコーンゴムを肉厚０．７ｍｍ施し、外径９．７ｍｍの耐スパッタチューブ１を作製した。
【００４１】
実施例２は、実施例１の耐スパッタチューブ１のうち、金属層３の編組条件を変更したものである。すなわち、編組角度は６５°、編組密度は９８％である。
【００４２】
実施例３は、実施例１の耐スパッタチューブ１のうち、金属層３を横巻き構成に変更したものである。すなわち、横巻き角度は１５°、横巻き密度は７０％である。
【００４３】
実施例４は、実施例３の耐スパッタチューブ１のうち、金属層３の横巻き条件を変更したものである。すなわち、横巻き角度は６５°、横巻き密度は９８％である。
【００４４】
本発明の耐スパッタチューブ１の、図２の態様である実施例５を示す。実施例５は、実施例１の耐スパッタチューブ１のうち、金属層３の編組条件を編組角度は５４°、編組密度は９０％、更に編組後に錫の溶融めっき槽を潜らせ、金属めっき層５を５０μｍ施したものである。
【００４５】
本発明の耐スパッタチューブ１の、図３の態様である実施例６を示す。実施例６は、実施例１の耐スパッタチューブ１のうち、金属層３の編組条件を編組角度は５４°、編組密度は９０％、更に内層チューブ２と金属層３の間にシリコーンゴム層６を１００μｍ施したものである。
【００４６】
実施例７は、実施例５及び実施例６の耐スパッタチューブ１を組み合わせたもので、金属層３の編組後に、錫の溶融めっき槽を潜らせ、金属めっき層５を５０μｍ施し、更に内層チューブ２と金属層３の間にシリコーンゴム層６を１００μｍ施したものである。
【００４７】
実施例８は、実施例１の耐スパッタチューブ１のうち、金属層３の編組条件を変更したものである。すなわち、編組角度は１０°、編組密度は６５％である。
【００４８】
実施例９は、実施例１及び２の耐スパッタチューブ１のうち、金属層３の編組条件を変更したものである。すなわち、編組角度は７０°、編組密度は９９％である。
【００４９】
実施例１０は、実施例１及び２の耐スパッタチューブ１のうち、金属層３の編組条件を変更したものである。すなわち、素線径φ０．０４ｍｍであり、編組角度は５４°、編組密度は９０％である。
【００５０】
実施例１１は、実施例３及び４の耐スパッタチューブ１のうち、金属層３の横巻き条件を変更したものである。すなわち、横巻き角度は１０°、横巻き密度は６５％である。
【００５１】
実施例１２は、実施例３及び４の耐スパッタチューブ１のうち、金属層３の横巻き条件を変更したものである。すなわち、横巻き角度は７０°、横巻き密度は９９％である。
【００５２】
実施例１３は、実施例６の耐スパッタチューブ１のうち、内層チューブ２と金属層３の間のシリコーンゴム層６を８０μｍへ変更したものである。
【００５３】
比較例１は、内径６．０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍ、材質はＳＵＳの金属管である。
【００５４】
実施例１〜１３及び比較例１について、柔軟性（作業性）、耐スパッタ性、端末加工性、内層チューブの外径安定性及び金属線の外観の評価を行った結果を表１に示す。
【００５５】
各評価の方法及び基準を以下に示す。
【００５６】
［柔軟性（作業性）］
実施例及び比較例の被試験品の設置、配線作業における作業のし易さを示す。柔軟性が高いものほど作業性が良い（〇）。また柔軟性は劣るが、曲げ加工治具等が不要であり、手で容易に曲げられる程度の柔軟性を有するものを良品限界（△）とする。
【００５７】
［耐スパッタ性］
被試験品に継手を接続し、一定の空気圧を負荷した上で、被試験品の上方（約１００ｍｍ）でＳＵＳ棒をアーク溶接し、被試験品にスパッタを降り掛ける。内層チューブにおける、スパッタによる穴あき、バーストによる空気漏れの発生状況を確認する。
【００５８】
降り掛けたスパッタの量が一定以上超えても空気漏れが発生しないもの（◎〇）が好ましく、また、内層チューブ表面に焦げ付きなどの損傷が見られるが、空気漏れが発生しないものを良品限界とする（△）。
【００５９】
［端末加工性］
（１）金属層のずれ防止効果
被試験品端部の金属層及び外層を、端末加工機にて除去する作業において、内層−金属層間のずれの発生状況を確認する。端末加工機について、被試験品を保持するチャック部の保持荷重は２５Ｎとする。
【００６０】
円周方向のずれが全く生じない（◎）、あるいは、ずれが１．０ｍｍ以内（〇）であることが好ましい。作業性の観点より、良品限界は２．０ｍｍ以内（△）とする。
【００６１】
（２）内層チューブの傷防止効果
同様の端末加工機による金属層及び外層の除去作業において、加工機の刃が内層チューブへ接触することにより発生する、チューブ表面傷の状況を確認する。傷が全くない（○）ものが好ましいが、カット不足による生産性低下を防止するため、０．２ｍｍ以内の薄い傷は良品限界（△）とする。
【００６２】
［内層チューブの外径安定性］
内層チューブの内圧及び高温環境下での材料の軟化による外径膨張の発生状況を確認する。耐スパッタ性試験中に外径膨張が５％以内（○）ものが好ましく、外径膨張によるチューブ破損は発生しないものの５％を超える外径膨張が見られるものを良品限界(△)とする。
【００６３】
［金属線の外観］
金属層表面において、凹凸の発生有無を目視、触手にて確認する。
【００６４】
【表１】
2015190582.tif 000003
【００６５】
表１において、「下限」及び「上限」は、それぞれ好ましい範囲の「下限」及び「上限」を意味する。
【００６６】
表１に示す通り、本発明である実施例１〜４は、耐スパッタ性能において優位性を確認できた。これは、金属層３に金属線を用いることで、金属の熱伝導性により、高温スパッタによる熱を直ちに分散できるためである。また、金属線を使用しているため、柔軟性（作業性）においても優れ、チューブ屈曲時に金属めっきの剥がれ等の問題もない。また、金属層３により、内層チューブの内圧及び高温環境下での材料の軟化による外径膨張を抑え、内層チューブの破損を防止することができ、エアや冷却液等の流体を安定供給できる。また、実施例１及び２（金属層３が編組）は、実施例３及び４（金属層３が横巻き）に比べ、内層チューブの外径膨張変化を抑える効果において、若干優れているといえる。
【００６７】
実施例５は、本発明である実施例１〜４の形態のうち金属層３において、金属線の上に更に金属めっき層５を施したものである。金属めっき層５を施すことで、更に金属層３の厚みが増し、耐スパッタ性を向上させる。柔軟性（作業性）においては、一定の形状保持性が付与されるため、実施例１〜４に比べ劣るが、手作業で容易に曲げることができるため、比較例１の金属管を施したものとは異なり、高い耐スパッタ性と同時に、一定の柔軟性（作業性）を保持する。
【００６８】
実施例６は、内層チューブ２の上にシリコーンゴム層６を施すことで、継手等の金属部品をつける際の端末加工時あるいはチューブ屈曲時における金属層３のずれを防止できた。すなわち、シリコーンゴム層６を施すことで、耐スパッタ性と同時に、柔軟性（作業性）及び端末加工性が得られる。
【００６９】
実施例７は、金属層３である編組の上に金属めっき、更に、内層チューブ２の上にシリコーンゴム層６を施すため、高い耐スパッタ性と同時に、一定の柔軟性（作業性）及び端末加工性が得られる。
【００７０】
実施例８は、柔軟性（作業性）に優れるが、金属層３における編組角度及び密度が低いため、内層チューブ２の外径膨張防止効果が薄れ、また、金属線間の隙間が大きくなり、高温スパッタによる内層チューブ２の損傷が発生する。
【００７１】
実施例９は、柔軟性（作業性）に優れるが、金属層３における編組角度及び密度が高いため、耐スパッタ性に優れる反面、生産性や金属線の浮き等の外観の問題が発生する。
【００７２】
実施例１０は、柔軟性（作業性）に優れるが、金属層３における金属線の素線径が小さいため、金属層３の厚みが減り、耐スパッタ性が若干劣る傾向にある。
【００７３】
実施例１１は、柔軟性（作業性）に優れるが、金属層３における横巻き角度及び密度が低いため、実施例８と同様、内層チューブ２の外径膨張防止効果が薄れ、また、金属線間の隙間が大きくなり、高温スパッタによる内層チューブ２の損傷が発生する。また、横巻き構造であるため、内層チューブ２の外径安定性において、実施例８より若干劣る傾向にある。
【００７４】
実施例１２は、柔軟性（作業性）に優れるが、金属層３における横巻き角度及び密度が高いため、実施例９と同様、耐スパッタ性に優れる反面、生産性や金属線の浮き等の外観の問題が発生する。
【００７５】
実施例１３は、柔軟性（作業性）に優れるが、内層チューブ２と金属層３の間のシリコーンゴム層６が薄いため、端末加工性において、金属層３のずれは発生しないものの、内層チューブ２への傷防止効果は、実施例６より若干劣る傾向にある。
【００７６】
比較例１は、従来技術である金属管である。耐スパッタ性及び内層チューブ２の外径膨張防止効果は突出して優れている反面、柔軟性（作業性）がとても悪く、手作業にて容易に曲げることができない。
【００７７】
以上の実施例は、本発明の一例に過ぎず、本発明の思想の範囲内であれば、種々の変更及び応用が可能であり、適宜変更されて供されることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００７８】
１  耐スパッタチューブ
２  内層チューブ
３  金属層
４  外層
５  金属めっき層
６  シリコーンゴム層
【図１】
2015190582.tif 000004
【図２】
2015190582.tif 000005
【図３】
2015190582.tif 000006