(57)【要約】【課題】ホースの柔軟性を低下させることなく、短繊維がホース長手方向に配向したものよりも優れた耐摩耗性を有する短繊維入りゴム製筒体の製造方法を提供する。【解決手段】長さ方向に短繊維２が配向した短繊維入り未加硫ゴム製筒体３を螺旋状にカットしてテープ状に切り出し、得られた未加硫ゴムテープ５を立てた状態でマンドレル６の外周面に螺旋状に巻回して未加硫ゴム層７を形成し、その後、該未加硫ゴム層７を加硫することを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長さ方向に短繊維が配向した短繊維入り未加硫ゴム製筒体を螺旋状にカットしてテープ状に切り出し、得られた未加硫ゴムテープを立てた状態でマンドレルの外周面に螺旋状に巻回して未加硫ゴム層を形成し、その後、該未加硫ゴム層を加硫することを特徴とする短繊維入りゴム製筒体の製造方法。
【請求項２】
前記未加硫ゴム層をマンドレルの回転軸方向から見たときに、未加硫ゴム層中の短繊維がマンドレル回転軸から半径方向に放射状に配向したことを特徴とする請求項１記載の短繊維入りゴム製筒体の製造方法。
【請求項３】
前記未加硫ゴム層は、マンドレルの回転軸方向に沿って隣接する未加硫ゴムテープのテープ面同士を密着させるようにして形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の短繊維入りゴム製筒体の製造方法。
【請求項４】
前記未加硫ゴムテープのテープ面がマンドレル回転軸方向に対して傾斜した状態とされたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の短繊維入りゴム製筒体の製造方法。
【請求項５】
前記未加硫ゴム層中の短繊維がマンドレル回転軸方向に対して３０度〜８０度の範囲で傾斜するように配向したことを特徴とする請求項４記載の短繊維入りゴム製筒体の製造方法。
【請求項６】
前記短繊維入り未加硫ゴム製筒体が、クロスヘッドを備えた押出装置から短繊維入り未加硫ゴムを筒状に押し出したものである請求項１〜５のいずれかに記載の短繊維入りゴム製筒体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砕石等の固形物を含む流体を圧送するのに適した耐摩耗性を備えた短繊維入りゴム製筒体の製造方法に関するものであり、特にスラリーや生コンクリートを圧送するスクイーズ式ポンプのポンピングホースとして好適に使用可能なゴム製筒体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、スクイーズ式ポンプのポンピングホースとして使用される耐摩耗性を備えたゴムホースとして、特許文献１に示すものが知られている。このゴムホースは、図６に示すように、内面ゴム層１８として短繊維１２を配合した短繊維複合ゴムを使用し、かつ短繊維複合ゴム中の短繊維１２の配列方向をポンピングホースの長手方向Ｘに向けて配置した構成とされている。上記構成によれば、固形物による早期損傷や高速流体摩耗に起因する寿命の低下を効果的に防止することが可能となる。
【０００３】
また、特許文献２には、図７のごとく、ゴムと短繊維１２とを混合した複合ゴムからなり、複合ゴム中の短繊維１２がホース周方向に配向したゴムホースが記載されている。
【特許文献１】実開平６−１７８９号公報
【特許文献２】特開２００５−１８０５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載のゴムホースにおいては、内層ゴム中に短繊維を配合することにより、ゴムが補強されて耐摩擦性が向上するものの、短繊維をホース長手方向に配列させることによって曲げ応力も高くなるため、ホースが曲がりにくくなり、柔軟性が低下するといった問題があった。
【０００５】
また、特許文献２記載のゴムホースにおいては、短繊維がホース周方向に配向しているため、ホースの柔軟性の低下を抑制することが可能となるものの、固形物がホース内面と接触する際に、短繊維ごとゴムが削り取られやすくなり、耐摩耗性が低下するという問題があった。この耐摩耗性の低下については、特許文献１記載のゴムホースにおいても、同様の傾向が見られた。すなわち、固形物がホース内面に接触する際に、短繊維間のゴム部分が容易に削り取られるという問題が生じていた。
【０００６】
そこで、本発明は、ホースの柔軟性を低下させることなく、短繊維がホース長手方向に配向したものよりも優れた耐摩耗性を有する短繊維入りゴム製筒体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係るゴム製筒体の製造方法は、長さ方向に短繊維が配向した短繊維入り未加硫ゴム製筒体を螺旋状にカットしてテープ状に切り出し、得られた未加硫ゴムテープを立てた状態でマンドレルの外周面に螺旋状に巻回して未加硫ゴム層を形成し、その後、該未加硫ゴム層を加硫することを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、未加硫ゴム製筒体から螺旋状に未加硫ゴムテープを切り出すと、短繊維はおおよそテープ幅方向に配向することになる。そして、この未加硫ゴムテープを立てた状態でマンドレルの外周面に螺旋状に巻回して未加硫ゴム層を形成すると、未加硫ゴム層中の短繊維は、未加硫ゴム層をマンドレルの回転軸方向からみたときに、マンドレル回転軸から半径方向に放射状に配向することになる。
【０００９】
すなわち、加硫後に得られるゴム製筒体中の短繊維は、厚み方向に立った状態で存在することになる。そうすると、ゴム製筒体内部を流体が流通する際に、固形物がホース内面に接触する場合であっても、ゴムを削り取るためには、厚み方向に立った状態で存在する短繊維を切断しなければならず、これが抵抗となってゴムが削り取られにくくなり、ゴム製筒体の耐摩耗性を著しく向上させることが可能となる。さらに、短繊維を配合することによるゴム製筒体の柔軟性の低下を抑制することが可能になる。
【００１０】
未加硫ゴム層は、マンドレルの回転軸方向に沿って隣接する未加硫ゴムテープのテープ面同士を密着させるようにして形成するのが好ましい。これにより、強度的に優れたゴム製筒体を得ることができる。
【００１１】
未加硫ゴムテープを立てた状態でマンドレル外周面に巻回する場合、未加硫ゴムテープのテープ面をマンドレル回転軸方向に対して直交した状態でマンドレル外周面に巻回すると、隣接する未加硫ゴムテープと密着させつつ、安定的に巻回するのが難しくなる場合が生じる。
【００１２】
そこで、本発明では、未加硫ゴムテープのテープ面がマンドレル回転軸方向に対して傾斜した状態で未加硫ゴムテープをマンドレル外周面に巻回するようにし、これにより隣接する未加硫ゴムテープ同士の密着性を保持しつつ、未加硫ゴムテープを安定的に巻回可能とした。さらにマンドレル回転軸方向に対する未加硫ゴムテープのテープ面の傾斜角度を調節することにより、未加硫ゴム層の厚みを制御することが可能となる。
【００１３】
未加硫ゴムテープのテープ面の傾斜角度は、テープ幅方向とマンドレル回転軸方向との間の角度で表すことができる。この場合、短繊維は未加硫ゴムテープの幅方向に配向しているため、テープ面の傾斜角度が小さくなると、マンドレル回転軸方向に対する短繊維の配向角度も小さくなって、耐摩耗性が低下することになる。
【００１４】
そこで、本発明では、未加硫ゴム層中の短繊維がマンドレル回転軸方向に対して３０度〜８０度の範囲で傾斜するように配向させるようにした。これにより、ゴム製筒体の耐摩耗性及び柔軟性を維持することができる。
【００１５】
短繊維の配向角度を上記範囲内にするには、短繊維が未加硫ゴムテープの幅方向に配向していることから、未加硫ゴムテープをマンドレル外周面に巻回する際に、未加硫ゴムテープのテープ幅方向とマンドレル回転軸方向との間の角度が上記範囲内になるようにすればよい。
【００１６】
本発明で使用される未加硫ゴム製筒体は、クロスヘッドを備えた押出装置から短繊維入り未加硫ゴムを筒状に押し出すことによって得ることができる。その他、短繊維入り未加硫ゴムをロール機等の圧延手段により圧延して短繊維が圧延方向に配向した短繊維入り未加硫ゴムシートを製造し、これを円筒状に丸めて形成することも可能である。
【００１７】
本発明において使用される未加硫ゴムのベース配合としては特に限定は無く、従来からこの分野において公知の配合であればいずれも使用可能であり、例えば、耐摩耗性、耐水性、加工性において優れる天然ゴム（ＮＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）或いはＮＲとシス-1,4-ポリブタジエンゴム（ＢＲ）及び／又はＳＢＲとのブレンド配合組成物等を挙げることができる。
【００１８】
これらのベース配合に混入される短繊維の材質としては、タイヤ、ベルト等の補強用繊維として用いられる繊維素材である炭素繊維、芳香族ポリアミド繊維、ナイロン繊維及びポリエステル繊維等を例示することができる。
【００１９】
本発明で用いられる短繊維は、未加硫ゴムに混合してカレンダーロール等によって圧延したり、押出装置から押出すことにより、圧延方向又は押出方向に配向する性質を有するものであって、未加硫ゴム層中でマンドレル回転軸から半径方向に放射状に配向したときに、耐摩耗性が向上するものであれば特に制限なく使用することができる。
【００２０】
ただ、耐摩耗性や未加硫ゴムへの分散性等を考慮すると、短繊維としては、平均繊維径が１μｍ〜２０μｍで、平均繊維長さが３ｍｍ〜２０ｍｍであるのが好ましい。また、未加硫ゴムへの短繊維の配合量としては、耐摩耗性、ハンドリング性及び加硫後のゴム特性等を考慮すると、未加硫ゴム１００重量部に対して短繊維を０．５重量部〜５重量部混合したものが好ましい。
【００２１】
本発明によって製造された短繊維入りゴム製筒体は、骨材等の固形物を含む流体を圧送するゴムホースとして好適に使用することができる。具体的には、スクイーズ式ポンプのポンピングホース、生コンクリート打設用の先端ホースやドッキングホースとして使用することが可能である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明では、長さ方向に短繊維が配向した短繊維入り未加硫ゴム製筒体を螺旋状にカットしてテープ状に切り出し、得られた未加硫ゴムテープを立てた状態でマンドレルの外周面に螺旋状に巻回して未加硫ゴム層を形成し、その後、該未加硫ゴム層を加硫するようにしたため、ゴム製筒体中の短繊維は厚み方向に放射状に配向し、耐摩耗性が向上するとともに、ゴム製筒体の柔軟性を維持することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を基に本発明の実施形態について説明する。図１〜図３は、本発明に係る短繊維入りゴム製筒体の製造方法の各工程を示す概略図である。先ず、図１に示すように、円筒状の芯体１の外周面に、クロスヘッドを備えた押出装置から短繊維入り未加硫ゴムを押し出して、長さ方向に短繊維２が配向した短繊維入り未加硫ゴム製筒体３を形成する。
【００２４】
そして、芯体１を回転させながら、未加硫ゴム製筒体３をカッター４にてカットして未加硫ゴムテープ５を切り出す。このとき、テープ厚みに比べて幅広に切り出す。これにより、短繊維２がテープ幅方向に配向した未加硫ゴムテープ５を得ることができる。
【００２５】
上記未加硫ゴムテープ５は、図２に示すように、マンドレル６の外周面に立てた状態で螺旋状に巻回することにより、未加硫ゴム層７が形成される。すなわち、未加硫ゴムテープ５は、図３に示すように、一方のテープ側端部５ａがマンドレル６の外周面に当接し、テープ面５ｂ（テープ長手面）がマンドレル６の回転軸方向Ａに対して傾斜するようにしてマンドレル６の外周面に螺旋状に巻きつけられる。
【００２６】
このようにすることで、未加硫ゴムテープ５は、マンドレル６の回転軸方向Ａに沿って隣接する未加硫ゴムテープのテープ面５ｂ同士を密着させることができ、また、未加硫ゴムテープの傾斜角度を調節することにより、未加硫ゴム層７の層厚を制御することが可能となる。
【００２７】
未加硫ゴムテープ５のテープ面５ａの傾斜角度αは、テープ幅方向Ｃとマンドレル回転軸方向Ａとの間の角度で表すことができる。また、短繊維２のマンドレル回転軸方向Ａに対する傾斜角度（配向角度）βは、短繊維２の配向方向Ｄと、マンドレル回転軸方向Ａとの間の角度で表すことができる。
【００２８】
本実施形態では、短繊維２はテープ幅方向Ｃに配向しているため、未加硫ゴムテープの傾斜角度αと短繊維２の配向角度βとはほぼ一致する。短繊維の配向角度βが小さくなると、最終的に得られるゴム製筒体８の耐摩耗性が低下するおそれが生じることから、３０度〜８０度になるようにすることが好ましい。
【００２９】
未加硫ゴム層７を形成した後、加硫処理を施すことにより、短繊維入りゴム製筒体８を得ることができる。このゴム製筒体８は、図４に示すように、マンドレル回転軸方向Ａから見たときに、短繊維２が回転軸９を中心に半径方向に放射状に配向することになる。
【００３０】
上記構成のゴム製筒体８の内部を流体が流通するときに、流体中の固形物Ｅが筒体８の内面に接触しても、筒体８のゴムを削り取るためには、筒体８の厚み方向に放射状に存在する短繊維２を切断しなければならなくなる。これによりゴムが削り取られにくくなり、ゴム製筒体８の耐摩耗性を向上させることが可能となる。
【００３１】
本発明によって得られる短繊維入りゴム製筒体８は、短繊維入り未加硫ゴム層７を加硫させた短繊維入り加硫ゴム層のみからなる単層構造であってもよいし、他の層を積層した積層構造とすることも可能である。
【００３２】
例えば、ゴム製筒体８としてスクイーズ式ポンプのポンピングチューブを製造する場合には、内面ゴム層を上記短繊維入り加硫ゴム層から形成し、その外面側に補強コードで補強した補強層を形成し、さらにその外面側に外面ゴム層を形成した積層構造とすることができる。
【００３３】
また、上記補強層を３層構造とし、内層を補強コードで補強した耐圧層とし、中間層を補強線で補強した耐座屈層とし、外層を補強布で補強した繊維層とすることにより、コンクリートポンプ車のブームの先端に取り付けられるドッキングホースや、ドッキングホースの先端側に取り付けられる先端ホースを製造することも可能である。
【実施例】
【００３４】
実際にドッキングホースを作製し、生コンクリートを流通させたときの耐摩耗性を評価した。具体的な試験内容は以下の通りである。
【００３５】
ドッキングホースは、図５に示すように、上記実施形態で形成された未加硫ゴム層７を内面ゴム層とし、その外面側に補強層１０と、さらにその外面側に外面ゴム層１１を形成することによって製造した。未加硫ゴム層７を構成するゴム成分としては、天然ゴム（６０度）を使用し、短繊維としてアラミド製繊維で平均径１０μｍ、平均長さ６ｍｍのものを使用し、天然ゴム１００重量部に対して短繊維２重量部を配合した。なお、短繊維のマンドレル回転軸方向Ａに対する配向角度βは４５°とした。
【００３６】
補強層１０は、３層構造とされており、内層として主に耐圧性を高める二層の補強コードで補強した耐圧層が、中間層として主に耐座屈性を高めるために硬鋼線で補強した耐座屈層が、外層として耐座屈層を外側から押えて硬鋼線の飛び出しを防止する補強布で補強した繊維層がそれぞれ形成されている。
【００３７】
このようにして作製されたドッキングホースの径は１５２．４ｍｍ、ホース長さ６ｍ、使用中のホース曲げ半径は１．５ｍであり、これを本発明品とした。一方、比較品としては、内面ゴム層の構成を変更した以外は本発明品と同様にして３種類の試料を作製した。具体的には、未加硫ゴム層７の代わりに、短繊維をマンドレル回転軸方向Ａに配向させた軸方向品と、短繊維をマンドレルの周方向に配向させた周方向品と、短繊維を配合しない未配合品の３種類を作製し、本発明品と合せて耐摩耗性を評価した。
【００３８】
耐摩耗性試験としては、ドッキングホース内を流通させる流体として、４０ｍｍ骨材を含む生コンクリートを用い、これを流速２ｍ／ｓと４ｍ／ｓで流通させ、最も摩耗の激しかった部位の内面ゴム層の摩耗した厚みを測定した。結果を表１に記す。
【００３９】
【表１】
2008142931.tif 000003
【００４０】
表１によれば、本発明品は、流体の流速にかかわらず、比較品に比べて耐摩耗性に優れていることが判明した。一方、比較品では、短繊維を含まない未配合品の耐摩耗性が最も低く、次いで周方向品、軸方向品の順となった。ただ、軸方向品と本発明品とを比べると本発明品の方が大幅に耐摩耗性が向上していることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明において未加硫ゴムテープを作製する工程を示す概略図
【図２】本発明において未加硫ゴムテープを巻きつけたマンドレルを示す断面図
【図３】図２におけるＢ部分を示す拡大図
【図４】本発明によって得られたゴム製筒体を示す断面斜視図
【図５】本発明によって得られたドッキングホースを示す断面図
【図６】短繊維が長手方向に配向した従来のゴム製筒体を示す断面斜視図
【図７】短繊維が周方向に配向した従来のゴム製筒体を示す断面斜視図
【符号の説明】
【００４２】
１        芯体
２        短繊維
３        未加硫ゴム製筒体
４        カッター
５        未加硫ゴムテープ
５ａ      テープ側端部
５ｂ      テープ面
６        マンドレル
７        未加硫ゴム層
８        ゴム製筒体
９        マンドレル回転軸
１０        補強層
１１        外面ゴム層
Ａ        マンドレル回転軸方向
Ｃ        テープ幅方向
Ｄ        短繊維配向方向
Ｅ        固形物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2008142931.tif 000008
【図６】
2008142931.tif 000009
【図７】
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