(57)【要約】【課題】加熱加硫工程を含むマンドレルを用いたホースの製造、特に、最内面樹脂層を有するホースの製造において、マンドレルを抜き出す際の熱により内面が損傷することがないようなホースの製造方法及びその製造方法に用いるマンドレルを提供する【解決手段】マンドレルとして長手方向に軸線に沿って貫通する中空部を有する可とう性マンドレルを用い、その周囲に少なくとも１種のホース形成材料を被覆してホース形成材料層を形成する工程、マンドレルに被覆されたホース形成材料層を加熱する工程、前記マンドレルの中空部に通水し、マンドレル及びホース形成材料層を冷却する工程、及び通水の水圧を高め、その水圧によりマンドレルをホース形成材料層から抜き出し、ホース形成材料層からなるホースを得る工程、を含むことを特徴とするホースの製造方法により解決する。【選択図】図１
2009202526.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マンドレルを用いてホースを製造する方法であって、
マンドレルとして長手方向に軸線に沿って貫通する中空部を有する可とう性マンドレルを用い、その周囲に少なくとも１種のホース形成材料を被覆してホース形成材料層を形成する工程、
マンドレルに被覆されたホース形成材料層を加熱する工程、
前記マンドレルの中空部に通水し、マンドレル及びホース形成材料層を冷却する工程、及び
通水の水圧を高め、その水圧によりマンドレルをホース形成材料層から抜き出し、ホース形成材料層からなるホースを得る工程、
を含むことを特徴とするホースの製造方法。
【請求項２】
上記ホース形成材料層を形成する工程を押し出し成形により行うことを特徴とする請求項１に記載のホースの製造方法。
【請求項３】
上記ホース形成材料層を形成する工程を複数回行い、ホース形成材料層を複層構造とすることを特徴とする請求項１又は２に記載のホースの製造方法。
【請求項４】
製造されるホースが複層構造を有し、少なくともその最内面が加硫されない樹脂層からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のホースの製造方法。
【請求項５】
製造される複層構造を有するホースが、最内面樹脂層、内面ゴム層、繊維を含む補強層、外面ゴム層を含むホースであることを特徴とする請求項４に記載のホースの製造方法。
【請求項６】
ホースの製造に用いる、長手方向に軸線に沿って貫通する中空部を有する可とう性のマンドレル。
【請求項７】
マンドレルの少なくとも１端に、中空部を塞ぐ着脱自在の栓を有することを特徴とする請求項６に記載のマンドレル。
【請求項８】
マンドレルの材料が熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー又はゴムを含むことを特徴とする請求項６又は７に記載のマンドレル。
【請求項９】
熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー又はゴムがポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、ＥＰＤＭ、水素化ＮＢＲ、アクリルゴム、シリコーンゴム及びフッ素ゴムからなる群から選択されることを特徴とする請求項８に記載のマンドレル。
【請求項１０】
マンドレルが複層構造であり、繊維を含む補強層を有することを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載のマンドレル。
【請求項１１】
複層構造のマンドレルが少なくとも内層、補強層、外層の３層構造であることを特徴とする請求項１０に記載のマンドレル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マンドレルを用いて、冷媒輸送用ホース、給水用ホース及び高圧ホース等のホースを製造する方法及びそのホースの製造に使用されるマンドレルに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ホースの製造用のマンドレルは長い略円柱状の形状で、金属、ゴム又は樹脂材料を用いて作られており、例えば、可とう性のマンドレルはゴム又は樹脂の単独構造、複合構造又は中心にスチールコード等を入れた構造などが知られている。そして、ホースの製造はこれらのマンドレルを心材として、ホースの構成材料、例えば、「最内面樹脂層」（ホースの最内面の加硫されない薄い樹脂層を示す。）、内面ゴム層、繊維を含む補強層及び外被ゴム層の順に積層させた後、加熱加硫し、その後マンドレルをホースの端面に所定の水圧をかけて、その水圧の作用により抜き出す工程により行われる。
【０００３】
加熱加硫工程を含むホースの製造を行う場合、加熱加硫後に水圧でマンドレルを抜き出す際、加熱時の熱を保持している状態で行われることが多く、特に、最内面樹脂層を有するホース（特許文献１、２等）の製造を行う場合、この熱にマンドレル表面とホースの最内面樹脂層との間で発生する摩擦熱が加わり、融点が低い樹脂層が溶解し、損傷する場合があるとの問題があった。その対策として、表面に梨地状の凹凸を付与したマンドレルが提案されているが（特許文献３）、充分に解決されているとは言えない。
【０００４】
【特許文献１】特開平４−１０７３８３号公報
【特許文献２】特開平１１−３２５３３０号公報
【特許文献３】特開平６−３１７４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は、加熱加硫工程を含む、マンドレルを用いたホースの製造、特に、最内面樹脂層を有するホースの製造において、マンドレルを抜き出す際の熱によりホースの内面が損傷することがないようなホースの製造方法及びその製造方法に用いるマンドレル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】
【０００６】
上記目的は、マンドレルを用いてホースを製造する方法であって、マンドレルとして長手方向に軸線に沿って貫通する中空部を有する可とう性マンドレルを用い、その周囲に少なくとも１種のホース形成材料を被覆してホース形成材料層を形成する工程、マンドレルに被覆されたホース形成材料層を加熱する工程、前記マンドレルの中空部に通水し、マンドレル及びホース形成材料層を冷却する工程、及び通水の水圧を高め、その水圧によりマンドレルをホース形成材料層から抜き出し、ホース形成材料層からなるホースを得る工程、を含むことを特徴とするホースの製造方法によって達成される。
【０００７】
このように、長手方向に貫通した中空部を有するマンドレルを用い、加熱加硫した後、マンドレルをホース形成材料層から抜き出す前に中空部に通水して冷却することで、マンドレルを抜き出すときにホースの内面層に加えられる熱を抑えることができる。これによりホース内面の損傷を防止することができる。
【０００８】
本発明に係るホースの製造方法の好ましい態様は以下のとおりである。
（１）上記ホース形成材料層を形成する工程を押し出し成形により行う。
（２）上記ホース形成材料層を形成する工程を複数回行い、ホース形成材料層を複層構造とする。
（３）製造されるホースが複層構造を有し、少なくともその最内面が加硫されない樹脂層からなる。
（４）製造される複層構造を有するホースが、最内面樹脂層、内面ゴム層、繊維を含む補強層、外面ゴム層を含むホースである。
【０００９】
最も熱の影響を受け易い、融点が低い最内面樹脂層を含むホースの製造に本発明の方法を用いることで、最内面樹脂層が溶解し、損傷することを効果的に防止することができる。
【００１０】
また、上記目的は、ホースの製造に用いる、長手方向に軸線に沿って貫通する中空部を有する可とう性のマンドレルにより達成される。
【００１１】
このように、本発明のマンドレルを用意することで必要な時に適宜本発明のホース製造方法を実施することができる。
【００１２】
本発明に係るマンドレルの好ましい態様は以下の通りである。
（１）マンドレルの少なくとも１端に、中空部を塞ぐ着脱自在の栓を有する。
【００１３】
これにより、中空部に通水し冷却する工程の後、水圧によりマンドレルを抜き出す工程の前に、中空部の端部に栓をすることができ、マンドレルの端面全域で水圧を受けることによって、迅速にマンドレルを抜き出す工程を行うことができる。
（２）マンドレルの材料が熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー又はゴムを含む。
（３）熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー又はゴムがポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエンゴムを示す）、水素化ＮＢＲ（水素化ニトリルゴムを示す）、アクリルゴム、シリコーンゴム及びフッ素ゴムからなる群から選択される。
（４）マンドレルが複層構造であり、繊維を含む補強層を含む。
（５）複層構造のマンドレルが内層、補強層、外層の３層構造である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、加熱加硫工程を含む、マンドレルを用いたホースの製造、特に最内面樹脂層を有するホースの製造において、マンドレルを抜き出す際のホースの内面に発生する熱を抑制することができるので、ホースの内面損傷が有効に防止されたホースを得ることができ、不良品の発生を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面に基づいて本発明に係るホースの製造方法及びマンドレルの実施の形態について詳細に説明する。
【００１６】
本発明に係るマンドレルの代表的な１例を図１（Ａ）に示し、図１（Ｂ）にマンドレルの端部近傍の部分拡大図を示す。図示のようにマンドレル１０のマンドレル本体１１は長手方向に軸線に沿って貫通する中空部１２を有する。中空部１２の端部孔１３及び１４にはそれぞれ嵌合するエラストマー製の栓１５及び１６を嵌め込むことができる。図１（Ｂ）に示すように栓１５（栓１６も同様である）は、断面Ｔ字形であり、小径部１７の径Ｄ３はマンドレル本体１１の内径Ｄ１との関係で、Ｄ３＞Ｄ１であり、容易には外れ難くなっている。また、大径部１８の径Ｄ４は、マンドレル本体１１の外径Ｄ２との関係で、Ｄ４＜Ｄ２であり、マンドレルを抜き出す際にホース内面と接することがなく、余分な摩擦を生じない構造となっている。
【００１７】
本発明のマンドレル１０は長手方向に軸線に沿って貫通する中空部１２を有していれば良く、栓１５及び１６は一方または両方がなくても良いが、後述するように、少なくとも１端、さらに好ましくは両端に栓を設けることが好ましい。
【００１８】
図２に本発明に係るマンドレルの内部構造の代表的な１例を示す。図示のように、マンドレル本体構造６は、内層１として熱可塑性エラストマー層、その外周を覆う補強層２として金属ワイヤー層、その外周を覆う外層３として熱可塑性樹脂層から構成されている。マンドレルの内層１及び外層３の材料はホースの製造に必要な耐熱性、耐薬品性、耐油性、耐水性、可とう性等があれば、いずれでも良いが、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー又はゴムが好ましい。特に、耐熱性、耐薬品性の点でナイロンやアラミド等のポリアミド樹脂、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン樹脂、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂、ＥＰＤＭ、水素化ＮＢＲ、アクリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性ゴムが好ましい。内層１と外層３は熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー又はゴムのいずれであっても良く、異なる材料でも、同一材料でも良い。
【００１９】
また、マンドレル本体構造６は補強層２を含まず、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー又はゴムの１種又は２種以上の混合物の単層構造でも、２層構造でも良い。中空部１２を有するため、マンドレルの強度を維持する補強層２を設けることが好ましい。補強層は所定の強度が得られる繊維材料であればいずれでも良い。例えばステンレスワイヤー、スチールワイヤー、銅ワイヤー、アルミワイヤー等の各種金属ワイヤーやビニロン、ポリエステル、ナイロン、アラミド等の有機繊維を用いることができる。強度の点からは金属ワイヤーを用いることが好ましい。
【００２０】
マンドレル本体構造６の層全体の厚さは特に制限はなく、必要な冷却効率と強度との関係で適宜設定することができる。例えば、外径７．０ｍｍのマンドレルの場合、０．５ｍｍ〜２．２ｍｍが好ましく、さらに１．０ｍｍ〜２．０ｍｍが好ましい。
【００２１】
栓１５の材料は必要な耐熱性を有するエラストマーであれば、熱可塑性エラストマーでもゴムでも良い。耐熱性の点で上記の熱可塑性エラストマー又は耐熱性ゴムが好ましい。
【００２２】
本発明のマンドレル本体１１は、押出成形等による通常のチューブ、パイプ又はホースの製造と同様な方法を用いて作製することができる。通常のホースより高い外径精度及び真円度、外径変化が少ないこと等が必要となるため、精密押出成形機等を用いることが好ましい。栓１５等は射出成形等の通常のエラストマー製品の製造方法で作製することができる。
【００２３】
図３〜図６に本発明のマンドレルを用いたホース製造方法の代表的な工程の１例を示す。図３はマンドレルにホース形成材料を被覆する工程を示す。巻き取りドラム２０に巻かれてセットされた、本発明のマンドレル本体１１を押出成形機２１に通し、マンドレル本体１１の上にホース形成材料２２として最内面樹脂層を押出して被覆する。次いで、例えば同様な押出成形機（図示していない）で、内面ゴム層を被覆し、編み上げ機２４で繊維を含む補強層を被覆し、さらに押出成形機２５で外被層を被覆する等の工程を経て、巻き取りドラム２６に巻き取る。
【００２４】
図４はホース形成材料層の加熱加硫工程を示す。マンドレル本体１１の周囲に形成されたホース形成材料層２７を巻き取りドラム２６ごと、加熱加硫装置２８にセットし、ヒーター（図示していない）により加熱する。加熱加硫温度及び時間はホース形成材料層２７の構成等により適宜設定することができる。例えば、１５０℃、９０分間加熱加硫することができる。
【００２５】
図５（Ａ）にマンドレル及びホース形成材料層の冷却工程を示し（破線円内は通水ホース部分を断面して示す）、図５（Ｂ）にその際のマンドレル及びホース形成材料層端部近傍の部分拡大断面図を示す。加熱加硫されたホース形成材料層２７の一方の端部に口金具３０をセットし、ホース形成材料層２７に通水ホース３１を接続する。この際、図示のようにマンドレル本体１１の栓は外しており、中空部１２が長手方向に貫通した状態である。口金具３０は係止め部３２によりホース形成材料層２７が外れない様に押さえている。この状態でポンプ（図示していない）により低圧で通水すると、矢印Ｆ１方向に冷却水が端部孔１３からマンドレル本体１１の中空部１２を通過し、マンドレル及びホースに加えられた加熱加硫工程による熱を冷却する。冷却時間に特に制限はなく、続く、マンドレルを抜き出す工程による摩擦熱が加わっても、ホース内面を損傷しない程度に冷却できれば良い。通常、１〜１０分間の冷却で効果が得られる。
【００２６】
図６（Ａ）にホース形成材料層からマンドレルを抜き出す工程を示し（破線円内は通水ホース部分を断面して示す）、図６（Ｂ）にその際のマンドレル及びホース形成材料層端部近傍の部分拡大断面図を示す。図５に示した冷却工程において、通水を止めた後、まず、通水口と反対側のマンドレル本体１１の端部孔１４に栓１６を嵌め込む。次いで一旦、口金具３０を外し、マンドレル本体１１の端部孔１３に栓１５を嵌め込み、再度、口金具３０をセットする。この状態で、ポンプ（図示していない）により、矢印Ｆ１方向に所定の圧力の水圧をかけるとマンドレル１０をホース形成材料層２７から抜き出すことができ、ホースを得ることができる。水圧には特に制限はなく、ホース形成材料層２７を損傷することなく、マンドレル１０を抜き出すことができる範囲であれば良い。例えば２〜３０ＭＰａ、好ましくは６〜１０ＭＰａである。通常は数十秒〜数分間でマンドレル１０を抜き出すことができる。
【００２７】
図６ではマンドレル本体１１の両端部に栓を施しているが、栓は通水口側の栓１５のみでも良い。また、両端共に栓がなくても、より高い水圧をかけることでマンドレルを抜き出すことができる。この場合は口金具３０の着脱を再度行わない点で有利であるが、迅速にマンドレルを抜き出すためには、少なくとも通水口側に栓１５を設けることが好ましい。また、両端に栓を設けると、マンドレル本体１１の中空部１２に水を満たした状態で抜き出す工程を行うことができるため、マンドレルの強度を維持することができ、さらに好ましい。
【００２８】
本発明のホース製造方法で、製造されるホースの内部構造の代表的な１例を図７に示す。このホース構造４０は、最内面樹脂層４１、その外周を覆う内面ゴム層４２、その外周を覆う繊維を含む補強層４３、その周囲を覆う外被ゴム層４４で構成される冷媒輸送用ホースの構造である。
【００２９】
最内面樹脂層４１は、例えばナイロンなどのポリアミド、ポリオレフィン、エチレン酢酸ビニル共重合体のケン化物（エチレンビニルアルコール共重合物（ＥＶＯＨ））、メタキシリレンジアミンとアジピン酸の共重合物（ＭＸＤ６）、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリエチレン２，６ナフタレート等の有機樹脂が挙げられ、これらを単独で又は２種以上を適宜混合して用いることができる。この場合、層の厚さは、冷媒ガス透過性と柔軟性との兼ね合いから０．０２〜０．５ｍｍ程度とするのが好ましい。
【００３０】
内面ゴム層４２は、例えばブチルゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム等のゴム、オレフィン系共重合体、オレフィン系、スチレン系、ポリアミド系、ポリ塩化ビニル系、フッ素系等の熱可塑性エラストマーを単独でまたは２種以上を混合して用いることができる。層の厚さは加工性と柔軟性から０．２〜５．０ｍｍ程度とするのが好ましい。
【００３１】
補強層４３は、例えばスチールワイヤー、銅ワイヤー、アルミワイヤー等の各種金属ワイヤーやビニロン、ポリエステル、ナイロン、アラミド等の有機繊維を用いることができる。これらを内面ゴム層４２の外周に必要な厚みにスパイラル状、ブレード状等所望の形状に巻回するか編組して補強層４３を成形する。なお、この補強層４３は更に耐圧性能を向上させる目的で多層に構成してもよく、この場合、接着剤や樹脂等による中間層を設けても良い。
【００３２】
外被層４４は、例えばスチレン−プロピレンゴム等の樹脂・ゴムや熱可塑性エラストマー等を用いることができる。層の厚さは強度と柔軟性の点から０．５〜３．０ｍｍ程度が好ましい。
【００３３】
なお、本発明は上記の実施の形態の構成に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明のマンドレルの実施形態の一例を示し、（Ａ）は一部を省略した全体斜視図、（Ｂ）は一部を部分拡大した断面図である。
【図２】本発明のマンドレルの内部構造の実施形態の一例を示す一部断面斜視図である。
【図３】本発明のホース製造方法の実施形態の一例を示し、ホース形成材料をマンドレルに被覆する工程を示す模式図である。
【図４】本発明のホース製造方法の実施形態の一例を示し、ホース形成材料を加熱加硫する工程を示す模式図である。
【図５】本発明のホース製造方法の実施形態の一例を示し、（Ａ）はホース及びマンドレルを冷却する工程を示す模式図（破線円内は通水ホース部分を断面して示す）、（Ｂ）は一部を部分拡大した断面図である。
【図６】本発明のホース製造方法の実施形態の一例を示し、（Ａ）はホースからマンドレルを抜き出す工程を示す模式図（破線円内は通水ホース部分を断面して示す）、（Ｂ）は一部を部分拡大した断面図である。
【図７】本発明のホース製造方法により製造されるホースの一例を示す一部断面斜視図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  マンドレル内層
２  マンドレル補強層
３  マンドレル外層
６  マンドレル本体構造
１０  マンドレル
１１  マンドレル本体
１２  中空部
１３  端部孔
１４  端部孔
１５  栓
１６  栓
１７  小径部
１８  大径部
２０  巻き取りドラム
２１  押出成形機
２２  ホース形成材料
２４  編み上げ機
２５  押出成形機
２６  巻き取りドラム
２７  ホース形成材料層
２８  加熱加硫装置
３０  口金具
３１  通水ホース
３２  係止め部
４０  ホース構造
４１  ホース最内面樹脂層
４２  ホース内面ゴム層
４３  ホース補強層
４４  ホース外被ゴム層
【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】
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【図６】
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【図７】
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